虹はなぜ弧の形をしているの?

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。

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。

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。
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。

3択クイズで確かめよう
虹が弧の形に見えるのはなぜ?
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- 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。
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。
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- 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。



