Todo arco-íris é um círculo completo, mas o horizonte esconde a metade inferior.

O fenômeno do arco-íris é regido por leis ópticas precisas descritas por cientistas como Isaac Newton e René Descartes no século XVII. Quando a luz solar entra em uma gota de chuva, ela sofre refração, reflete na face interna da gota e sofre nova refração ao sair. Esse processo dispersa a luz branca em suas cores componentes em um ângulo específico de aproximadamente 42 graus em relação à linha de visão do observador.Geometricamente, esse ângulo de 42 graus cria um cone de luz. O observador está no ápice desse cone, e a base do cone forma o círculo que vemos como arco-íris. O centro desse círculo é o ponto antissolar, que fica exatamente oposto ao Sol na perspectiva de quem observa o fenômeno.Na superfície da Terra, o horizonte físico intercepta esse cone de luz, permitindo que vejamos apenas o arco superior. No entanto, pilotos de aeronaves e fotógrafos em drones frequentemente registram o círculo completo, conhecido como arco-íris circular. Isso acontece porque, em altitudes elevadas, há gotas de chuva tanto acima quanto abaixo da linha do horizonte do observador.Estudos da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) confirmam que a visibilidade do círculo depende inteiramente da posição do Sol e da distância do observador em relação ao solo. Se o Sol estiver muito alto no céu, acima de 42 graus, o arco-íris pode nem ser visível do chão, pois o círculo completo estaria inteiramente abaixo da linha do horizonte.