虹はなぜ弧の形をしているの？

コハク虹は、どうしていつも弧の形をしているのでしょう？

30秒でわかる答え

実は、虹は本来まあるい形なのですわ。

虹が弧に見えるのは、太陽と正反対の点から約42度離れた方向にある雨粒だけが、色の光を目に届けるからです。その方向をつなぐと円になりますが、地上では下半分が地面にさえぎられるため弧に見えます。飛行機からは丸い虹が見えることもあります。

緑の畑の上にかかる二重の虹。弧の下のほうは地面でとぎれている — 地上からは、円の下半分が地面に隠れるので、虹は弧に見えます。外側のうすい虹は副虹です。写真：AnemoneProjectors / CC BY-SA 2.0 / ウィキメディア・コモンズ

雨粒の中で光が曲がる

虹は、太陽の光が空中の雨粒に入るところから始まります。光は雨粒に入るときに曲がり、粒の奥の面ではね返り、外へ出るときにもう一度曲がります。曲がり方は色によって少しずつ違うため、白い日光が赤から紫までの色に分かれます。

約42度の方向だけが光る

雨粒から出てくる光は、もとの日光の向きから約42度ずれた方向に特に集まります。そのため、太陽を背にして立ったとき、自分の影の頭の先にあたる「太陽と正反対の点」から約42度離れた方向にある雨粒だけが、虹の光を目に届けてくれます。そうした雨粒は、目を頂点とする円すいの形に並ぶので、見える虹は円になります。

図：虹は本当は円の形

コハクどの雨粒が光るかは、見る人の位置で決まるのですね。

地面が円の下半分を隠す

地上にいると、円の下半分は地面にさえぎられて見えません。太陽が低い朝や夕方は半円に近い大きな虹が、太陽が高くなるほど小さな弧が見え、太陽が高すぎると地上からは見えなくなります。高い山の上や飛行機からは、半円より大きな虹や、丸い虹が見えることがあります。

図：太陽の高さで変わる虹の大きさ

外側が赤、内側が紫

虹の色の並びにも決まりがあります。赤い光はより大きな角度で、紫の光は少し小さな角度で集まるため、虹の外側が赤、内側が紫になります。光の進む向きと角度だけで形が決まるので、虹は見る人の位置によって変わり、近づいても虹のふもとにはたどり着けません。

もっと知りたい

主虹の外側に見える薄い副虹は、雨粒の中で光が2回はね返ってできるもので、色の並びが主虹と逆になります。
主虹と副虹の間の空がやや暗く見える部分は、およそ1800年前に記録した人物にちなんで「アレキサンダーの暗帯」と呼ばれます。
晴れた日に太陽を背にしてホースや霧吹きで細かい水を出すと、自分で小さな虹をつくることができます。

コハク虹は本当は円。地面が下半分を隠しているので、わたくしたちには弧に見えるのですわ。

3択クイズで確かめよう

虹が弧の形に見えるのはなぜ？

答えを見る

雨雲の形が丸いから
地球が丸いから
円の下半分が地面で隠れるから

円の下半分が地面で隠れるから 太陽と正反対の点から約42度の方向にある雨粒が光を届けるので、虹は本来は円です。地上では下半分が地面にさえぎられます。

参考資料

Why are Rainbows Curved as Semicircles?University of Illinois Physics Van（英語）
Rainbows（Physics 302l 講義ノート）The University of Texas at Austin（英語）
RainbowsUniversity of St Andrews（英語）

内容は 2026-10-03 時点で上の資料を確認して書いています。研究が進んで説明が変わることもあります。写真のクレジットは各写真の下にあります。