Cầu vồng là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước.

Cầu vồng tự nhiên được tạo thành từ 6 màu: đỏ, cam, vàng, xanh lá cây, xanh dương và tím. Cường độ của mỗi màu có thể thay đổi tùy theo điều kiện khí quyển và thời gian trong ngày.

Cầu vồng loại này mà chúng ta nhìn thấy thực sự có vòng cung của một hình tròn hoàn hảo (có bán kính chính xác là 42 độ) tuy nhiên để có thể chiêm ngưỡng được cầu vồng hình tròn một cách trọn vẹn thì rất khó khăn do sự hạn chế về tầm nhìn khi chúng ta đứng trên mặt đất.

May thay, nhờ sự ra đời của nghệ thuật chụp ảnh trên không đã giúp chúng ta ghi dấu được vẻ đẹp lộng lẫy hiếm có của loại cầu vồng này.

Đây là hiện tượng cầu vồng thông thường xuất hiện kèm theo một dải cầu vồng thứ hai mỏng và mờ hơn. Cầu vồng thứ cấp này có một đặc điểm nổi bật đáng chú ý đó là chúng hiển thị các dải màu sắc theo thứ tự ngược lại với cầu vồng chính.

Việc cả hai cầu vồng có cấu trúc lặp lại như trên là một sự miêu tả thiếu chính xác, không đúng với thực tế

Hầu hết mọi người không biết điều này vì họ đã quen với việc nhìn những bức ảnh cầu vồng đôi đã được chỉnh sửa qua photoshop như bức ảnh trên.

Cầu vồng đỏ thường được nhìn thấy vào lúc bình minh hay hoàng hôn khi độ dày của lớp khí quyển Trái đất lọc lớp ánh sáng xanh nhiều hơn, để lại nhiều lớp ánh sáng đỏ hoặc da cam được phản chiếu và khúc xạ qua những giọt nước. Kết quả là tạo ra cầu vồng đỏ với dải màu đỏ ở cuối được nhân lên thêm nhiều lần, vượt trội so với những màu còn lại.

Về bản chất thì sundogs không phải là cầu vồng tuy nhiên nó có rất nhiều thuộc tính tương tự nên người ta vẫn liệt kê nó vào danh sách. Sundogs thường xuất hiện trên bầu trời vào những ngày mùa đông sáng trời, được tạo ra do ánh sáng mặt trời phản chiếu qua các tinh thể băng trong không khí.

Chúng có màu trung tính giữa màu đỏ và màu tím, các sắc độ khác khá mờ nhạt và khó nhận biết. Các tinh thể băng trong không khí càng nhiều thì hình dạng của sundogs càng rõ nét hơn.

Cầu vồng sương mù là dạng hiếm gặp nhất, hiển thị màu sắc nhạt hơn so với cầu vồng bình thường và chủ yếu là sắc trắng. Nguyên nhân là do màu sắc của cầu vồng phụ thuộc vào kích cỡ của các giọt nước. Các giọt nước mưa thường lớn nên nó phân tán ánh sáng nhiều hơn, tạo nên 7 màu rõ rệt.

Thác nước chảy tạo nên lớp sương mù dày đặc trong không khí và sự bão hòa không khí diễn ra liên tục, bất kể thời tiết. Chính điều này đã làm thác nước trở thành một trong những “người bạn đồng hành” thân thiết trong những bức ảnh chụp cầu vồng.

Một dạng biến thể của cầu vồng thác nước là cầu vồng bụi nước biển (sea spray bows), được tạo ra vào các ngày nắng đẹp khi gió thổi tung những con sóng của biển và hồ làm không khí trở nên bão hòa với sương mù và hơi ẩm, xuất hiện những dải cầu vồng nhỏ như chúng ta thấy trên ảnh.

Cầu vồng lửa thực sự không phải là cầu vồng và cũng không liên quan gi tới lửa. Tên khoa học của hiện tượng quang học tuyệt đẹp này cầu vồng phẳng (circumhorizontal arc).

Đây là hiện tượng hiếm khi xảy ra, chỉ hình thành ở những đám mây tầng cao ít nhất là 6.000 m và mặt trời phải chiếu ở một góc từ 58 đến 68 độ.

Cầu vồng xuất hiện trong đêm được tạo ra từ ánh sáng của mặt trăng sau cơn mưa. Rất khó để chứng kiến hiện tượng này vì nó đòi hỏi kết hợp của nhiều yếu tố : đó phải là một đêm sáng trăng, trời ít mây, mặt trăng ở thấp hơn 42 độ trên bầu trời và mưa rơi đối diện với mặt trăng.

Liệu có sự tồn tại của cầu vồng ở ngoài khoảng không vũ trụ ?

Có một nơi trong vùng lân cận của sao Thổ, nơi cầu vồng dạng cơ bản có thể được tìm thấy, đó là trên mặt trăng lớn nhất của nó, Titan. Các quan sát đã xác nhận có sự tồn tại của chất lỏng dưới dạng mưa và hồ mêtan tại vệ tinh này, tuy nhiên cầu vồng tạo ra từ mêtan chắc sẽ khác với hình ảnh cầu vồng mà chúng ta thường thấy. Và họ tin là một ngày nào đó chúng ta sẽ được tận mắt chứng kiến nó còn hiện nay đó vẫn là một ẩn số.