Всяка дъга всъщност е идеален кръг, но хоризонтът обикновено скрива долната ѝ половина.

Дъгата е оптично явление, което възниква, когато слънчевата светлина се пречупва, отразява и разсейва в милиони водни капки във въздуха. Центърът на този кръг винаги е разположен в антисоларната точка, която се намира точно срещу слънцето спрямо наблюдателя. Тъй като земната повърхност блокира светлината от капките под хоризонта, ние виждаме само горната част на окръжността под формата на дъга.Математически дъгата се появява под ъгъл от приблизително 42 градуса спрямо антисоларната точка. Този специфичен ъгъл е открит и описан за първи път от Рене Декарт през 1637 година чрез геометрични изчисления на пътя на светлинните лъчи в сферична водна капка. По-късно Исак Нютон доразвива теорията, обяснявайки как различните дължини на вълните се пречупват под различни ъгли, създавайки цветовия спектър.За да видите пълния 360-градусов кръг, трябва да се намирате на голяма височина, където няма земна преграда между вас и дъждовните капки. Пилоти на самолети и парашутисти често документират това явление, известно като „кръгла дъга“. Националната метеорологична служба на САЩ (NWS) потвърждава, че геометрията на дъгата е винаги кръгова, а илюзията за полукръг е чисто географско ограничение на позицията на наблюдателя.