Il est presque impossible de voir un arc-en-ciel à midi car le soleil est trop haut pour créer l'angle nécessaire de 42 degrés.

La formation d'un arc-en-ciel repose sur les lois de l'optique géométrique, plus précisément sur la réfraction et la réflexion interne de la lumière dans les gouttes d'eau. Pour qu'un observateur puisse voir ce phénomène, le soleil doit se trouver derrière lui à une altitude inférieure à 42 degrés au-dessus de l'horizon. Cet angle de 42 degrés correspond au rayon de l'arc-en-ciel primaire, calculé pour la première fois avec précision par René Descartes en 1637.À midi, surtout durant l'été dans les zones tempérées, le soleil dépasse souvent cette hauteur critique. Lorsque le soleil est plus haut que 42 degrés, le sommet de l'arc-en-ciel descend sous la ligne d'horizon de l'observateur. À moins de se trouver en altitude, comme dans un avion ou au sommet d'une montagne, l'arc devient totalement invisible car il est masqué par la courbure de la Terre.Les recherches en météorologie optique montrent que les conditions idéales se situent lorsque le soleil est à moins de 20 degrés de l'horizon. C'est durant ces moments que l'arc est le plus haut et le plus spectaculaire dans le ciel. En hiver, la trajectoire du soleil reste basse même à midi, ce qui permet parfois d'observer des arcs-en-ciel en milieu de journée dans les régions nordiques.Le centre de l'arc-en-ciel est toujours situé au point antisolaire, qui est le point exactement opposé au soleil par rapport à l'œil de l'observateur. Si le soleil est à 40 degrés de hauteur, le sommet de l'arc ne s'élèvera que de 2 degrés au-dessus du sol. Ces principes physiques expliquent pourquoi les arcs-en-ciel complets, formant un cercle parfait, ne sont visibles que depuis le ciel ou des points de vue très élevés.