海底世界
海底給人們留下了很多的幻想，人們一直想探索海底，可是由於海底的壓力和其他因素，人們一直沒有機會。直到20世紀的50年代，地理學家們才能用先進的技術測繪出海底世界。在海底有座相當高聳的海洋“山脊”，它形成了一道水下“山脈”，穿過了世界上所有的海洋。海底的“山脊”也叫做斷裂穀，並且從裏麵不斷冒出岩漿。一條條的新生海底山脈在岩漿冷卻後在海底底部形成了，而這個過程叫做海底擴張，這些新生的海底山脈稱為海嶺。由於斷裂穀添了新岩石後，兩邊的岩石就漸漸遠離洋脊中央。因此，遠離“山脈”的岩石就越古老。在海嶺和新的海底平原形成後，岩漿還會從斷裂穀繼續噴出，它們起著“傳送帶”的作用，把一條條新海嶺從地殼岩層中推送出來，同時又把它們慢慢地從地殼岩層中推落下去，重新熔化到地幔中去，達到新生和消長的平衡。
這就是人們一直想知道的海底，海洋的廣闊，從蔚藍到碧綠，是許多動植物的生活之地。海底也是一個多彩的世界，在海洋中的綠藻，是大氣層氧氣的主要製造者之一，而且海洋裏的熱帶珊瑚是地球物種最豐富的係統。而且大洋錯綜複雜的食物網養育了種類繁多的海洋生物，它比陸地上的任何生態係統都要複雜得多，從生活在洋底火山口邊的吃硫磺的微生物、細菌，到各種深海魚類，它們放出的熒光能照亮很遠的地方，吸引了許多以它們為食的生物。甚至在有些地方還可能潛藏著有待發現的被稱之為“海怪”的動物新種。
美麗的極光
有著忽明，發出紅的、藍的、綠的、紫的光芒這種壯麗動人的景象就叫做極光，極光是由於太陽帶電粒子進入地球磁場，在地球南北兩極附近地區的高空，夜間出現的燦爛美麗的光輝。在南極稱為南極光，在北極稱為北極光。
美麗的極光
在地球南北兩極附近地區的高空，夜間常會出現燦爛美麗的各種各樣形狀的極光。它輕盈地飄蕩，同時忽暗五光十色，千姿百態。可以說在世界上簡直找不出兩個一模一樣的極光形體來，人們把極光按其形態特征分成五種，一是底邊整齊微微彎曲的圓弧狀的極光孤；二是有彎扭折皺的飄帶狀的極光帶；三是如雲朵一般的片朵狀的極光片；四是麵紗一樣均勻的帳幔狀的極光幔；五是沿磁力線方向的射線狀的極光芒。
極光是非常漂亮的，它多種多樣，五彩繽紛，形狀不一，綺麗無比，在自然界中還沒有哪種現象能與之媲美。任何彩筆都很難繪出那在嚴寒的北極空氣中嬉戲無常、變幻莫測的炫目之光。
極光形體的亮度變化也是很大的，從剛剛能看得見的銀河星雲般的亮度，一直亮到滿月時的月亮亮度。在強極光出現時，地麵上物體的輪廓都能被照見，甚至會照出物體的影子來。最為動人的當然是極光運動所造成的瞬息萬變的奇妙景象。但極光有時出現時間極短，猶如節日的焰火在空中閃現一下就消失得無影無蹤；有時卻可以在蒼穹之中輝映幾個小時；有時像一條彩帶，有時像一團火焰，有時像一張五光十色的巨大銀幕；有的色彩紛紜，變幻無窮；有的僅呈銀白色，猶如棉絮、白雲，凝固不變；有的異常光亮、掩去星月的光輝；有的又十分清淡，恍若一束青絲；有的結構單一，狀如一彎弧光，呈現淡綠、微紅的色調；有的猶如彩綢或緞帶拋向天空，上下飛舞、翻動；有的軟如紗巾，隨風飄動，呈現出紫色、深紅的色彩；有時極光出現在地平線上，猶如晨光曙色；有時極光如山茶吐豔，一片火紅；有時極光密聚一起，猶如窗簾慢帳；有時它又射出許多光束，宛如孔雀開屏，蝶翼飛舞。
極光的運動變化，可以上下縱橫成百上千公裏，甚至還存在近萬公裏長的極光帶。這種宏偉壯觀的自然景象，頗具神秘色彩。令人歎為觀止的則是極光的色彩，用五顏六色已形容不出來。但是，究底其本色不外乎是紅、綠、紫、藍、白、黃，可是大自然卻用它獨特的畫筆描繪出極光的多姿多彩。根據不完全的統計，目前能分辨清楚的極光色調已達一百六十餘種。
極光這般多姿多彩，如此變化萬千，又是在這樣遼闊無垠的穹窿中、漆黑寂靜的寒夜裏和荒無人煙的極區，此情此景，真是讓人心醉不已。
電閃雷鳴為哪般
雷電現象
雷電是發生在雷雨雲中的電學現象，是一種正常的自然現象。並且，雷電也隻有雷雨雲才可能造成。因此，雷電發生的先決條件就是雷雨雲的存在。在大多數情況下，雷雨雲在產生雷電的同時，還伴隨著降水，雷雨雲在氣象學裏叫積雨雲。雷電現象隻有對流發展旺盛的積雨雲才會出現。因此常伴有強烈的陣風和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風。空氣中導電微粒較多、地麵高聳、地麵和地下的電阻率較小的地帶都易落雷而受到雷擊
雷電是大氣中的大規模火花放電產生的。春夏季節地麵溫度增高很快，使接近地麵的空氣受熱膨脹上升，並與雲中的水滴或冰晶發生碰撞，使雲塊帶上電。雲層中便會迸發出火花，這種現象叫火花放電。在火花放電時發生強烈的光，而且在光的通路上產生高溫，使四周空氣因劇烈受熱而突然膨脹，水滴也會因高熱而突然汽化膨脹，發出巨大響聲。強烈的光就是閃電，響聲就是雷鳴。閃電和雷鳴幾乎同時發生，但由於光的傳播速度要比聲音的傳播速度快得多，因此，我們總是先看到閃電，後聽到雷聲。
不過雷電所產生的聲和光對人與建築物並無破壞作用，但伴隨其同時出現的強大的雷電流卻是很大的破壞源。雷電流的破壞效應有兩種，一種是熱的破壞，另一種是機械的破壞。在熱的破壞方麵，由於雷電產生大量熱的時間很短，熱量不易散失，如遭雷擊，附近又有易著火的物件時，往往就會造成火災，危害極大。在機械破壞方麵，受雷擊物件的導電能力愈小，所受的機械破壞作用愈大，當雷擊中樹木、木電杆時，其機械的破壞作用尤為明顯，這是由於雷電通路的高濕引起木材料纖維內濕氣的爆發性蒸發而造成劈裂。比較而言，熱的破壞比機械的破壞危害結果更為嚴重。
因此，雷電的危害是巨大的，所以要有效地采取預防措施，以避免雷電帶來的危害，確保企業生產正常，人民生活安居樂業。
神奇的水循環
水循環示意圖
水在地球不同地方通過太陽蒸發後，轉變其自身的存在模式到地球的另一個地方就是水循環了。就好比地麵上的水被太陽蒸發後形成水蒸氣一樣。水分別以固態、液態和氣態的形式存在，而且地球上大部分的水存在於大氣、地底及江河湖海裏，並且水通過蒸發、降水、滲透等形式，由一個地方移動到另一個地方。
水是生命之源，它不僅是所有生命機體的組成物質，又是生命代謝活動所必需的物質。地球上的水雖然很多，但是絕大多數的水在海洋中，而在陸地、大氣和生物體裏所占的水卻是很少一部分。
產生水循環的內因是由於水的固態、液態、氣態的轉化特性，而太陽的輻身和地心引用則是外因。水循環有四個環節，蒸發在水循環裏初始的環節，海洋、陸地、植物、礦石乃至人體的皮膚裏的水分，都會由於太陽的蒸發從而進入大氣，並且海洋的水體在蒸發環節裏占主要地位；水汽輸送是指水汽隨著氣流從一個地方被輸送到另一地區，或者是由低空被輸送到高空；凝結降水是指進入大氣中的水汽在適當條件下凝結，並在重力作用下以雨、雪和雹等形態降落；徑流是指降水在下落過程中，除一部分蒸發返回大氣外，另一部分經植物截留、下滲、填窪及地麵滯留水，並通過不同途徑形成地麵徑流、表層流和地下徑流，彙入江河，流入湖海。
水循環是神奇的，它讓各圈層中的水分建立了密切聯係，並讓水分在各個圈層間進行著巨大的能量交換，從而使各種自然地理過程行以延續，對人類和生產活動有著重要的作用。正是由於水循環的存在，把海水通過水循環不斷向陸地輸送淡水，讓陸地上的淡水得到補充和更新，而且也讓水成為了可再生的資源。也讓人類賴以生存的水資源得到不斷更新，使之成為一種再生資源永久的使用，使各個地區的氣溫和濕度得到不斷的調整，而且對氣候的冷暖變化也起著重要作用。水循環還把地球通過侵蝕，搬運和堆積的形式把地表變得豐富多彩。因此，無論是對自然界還是對人類社會來說，水循環都具有非同尋常的意義。
水在地球不同地方通過太陽蒸發後，轉變其自身的存在模式到地球的另一個地方就是水循環了。就好比地麵上的水被太陽蒸發後形成水蒸氣一樣。水分別以固態、液態和氣態的形式存在，而且地球上大部分的水存在於大氣、地底及江河湖海裏，並且水通過蒸發、降水、滲透等形式，由一個地方移動到另一個地方。
水是生命之源，它不僅是所有生命機體的組成物質，又是生命代謝活動所必需的物質。地球上的水雖然很多，但是絕大多數的水在海洋中，而在陸地、大氣和生物體裏所占的水卻是很少一部分。
產生水循環的內因是由於水的固態、液態、氣態的轉化特性，而太陽的輻身和地心引用則是外因。水循環有四個環節，蒸發在水循環裏初始的環節，海洋、陸地、植物、礦石乃至人體的皮膚裏的水分，都會由於太陽的蒸發從而進入大氣，並且海洋的水體在蒸發環節裏占主要地位；水汽輸送是指水汽隨著氣流從一個地方被輸送到另一地區，或者是由低空被輸送到高空；凝結降水是指進入大氣中的水汽在適當條件下凝結，並在重力作用下以雨、雪和雹等形態降落；徑流是指降水在下落過程中，除一部分蒸發返回大氣外，另一部分經植物截留、下滲、填窪及地麵滯留水，並通過不同途徑形成地麵徑流、表層流和地下徑流，彙入江河，流入湖海。
水循環是神奇的，它讓各圈層中的水分建立了密切聯係，並讓水分在各個圈層間進行著巨大的能量交換，從而使各種自然地理過程行以延續，對人類和生產活動有著重要的作用。正是由於水循環的存在，把海水通過水循環不斷向陸地輸送淡水，讓陸地上的淡水得到補充和更新，而且也讓水成為了可再生的資源。也讓人類賴以生存的水資源得到不斷更新，使之成為一種再生資源永久的使用，使各個地區的氣溫和濕度得到不斷的調整，而且對氣候的冷暖變化也起著重要作用。水循環還把地球通過侵蝕，搬運和堆積的形式把地表變得豐富多彩。因此，無論是對自然界還是對人類社會來說，水循環都具有非同尋常的意義。
4．地球的形成
我們每天都生活在地球上，我們都知道地球是一個在不停轉動的橢圓形行星，它提供給人類賴以生存的土地，水、空氣、森林等和一切生活息息相關的的資源。真正熱愛和關心它的人可能會提出這樣的問題：我們一直生活著的地球究竟是怎樣形成的呢？那麼讓我們一起來揭開地球神秘的麵紗吧！
懂得科學知識的人，不會滿足類似於中國神話中的“神”，或者西方世界的“上帝”創造了地球這樣的說法。即便是科技已經十分超前的今天，仍然很難解釋的清楚地球究竟是怎樣形成的。因為關於地球的形成，流傳著各種各樣的版本。
早在1749年，法國的生物學家布封就曾經提出過彗星碰撞說，認為地球是一顆彗星進入太陽內，在太陽上麵打下了包含地球在內的幾顆行星。從此關於地球的神學論被徹底打破；1755年，康德也在《宇宙發展史概論》中提出的了隕星說。他認為隕星積聚才形成了太陽和其他行星；而1796年的時候，法國的拉普拉斯又在《宇宙體係論》中提出宇宙星雲說，則是認為由於星雲的塵埃積聚，從而產生了太陽，再經由太陽排出氣體物質，進一步形成行星。還有後來的雙星說、行星平麵說、衛星說等等，總而言之是眾說紛紜。
隨著科技的發展，目前最科學的說法是這樣的。說太陽係在最初形成的時候，有99%以上的物質不斷聚合形成了太陽，而其他小部分被分散在的四周的物質碎片以太陽為中心不斷旋轉，隨著時間的不斷推移，由於碰撞和引力作用的原因，其他分散著的碎片才不斷的慢慢結合，最終形成了其他的九大行星。
當時地球隻是一團近似混沌的物質，宇宙中還有其他許多的小行星在不斷圍繞著太陽轉動。這些行星不斷互相撞擊，又經過很多年以後，才形成了原始的地球。最初的地球象一顆灸熱的大火球，隨著碰撞的不斷減少，也伴著物質的逐漸冷卻和凝固，形成了最初地殼，也就是我們今天所說的地表。但由於地球內部有大量的岩漿，而且不斷的向外噴湧，也形成了大量可怕的火山。而殘留在火山灰中的水蒸氣經則過冷卻以後凝結為水，便成為今天我們看到的海洋。經過無數奇妙的變化後，最終形成了地球最早的形態。
時光遷移，由於地球自身存在引力，而且在地球的內部不斷的發生著化學反應，其所產生的氣體不斷的被噴出，附著在地球周圍，就成為現在我們所說的大氣層。而氫氣和氧氣結合後形成了水。經過太陽的能量輻射，才使地球本身產生了重要的磁場作用。曆經了一係列奇妙無窮的變化，才演化成為現在這個適合人類的生存和居住的地球。
5．地球上看日食
日食
日食是月球繞地球轉到太陽和地球中間時，如果太陽、月球、地球三者正好排成或接近一條直線，月球擋住了射到地球上去的太陽光，月球身後的黑影正好落到地球上，這時發生日食現象。在地球上月影裏的人們開始看到陽光逐漸減弱，太陽麵被圓的黑影遮住，天色轉暗，全部遮住時，天空中可以看到最亮的恒星和行星，幾分鍾後，從月球黑影邊緣逐漸露出陽光，開始生光、複圓。由於月球比地球小，隻有在月影中的人們才能看到日食。月球把太陽全部擋住時發生日全食，遮住一部分時發生日偏食，遮住太陽中央部分發生日環食。發生日全食的延續時間不超過7分31秒。日環食的最長時間是12分24秒。我國有世界上最古老的日食記錄，公元前一千多年已有確切的日食記錄。
日食、月食是光在天體中沿直線傳播的典型例證。月亮運行到太陽和地球中間並不是每次都發生日食，發生日食需要滿足兩個條件。其一，日食總是發生在朔日（農曆初一）。也不是所有朔日必定發生日食，因為月球運行的軌道（白道）和太陽運行的軌道（黃道）並不在一個平麵上。白道平麵和黃道平麵有5°9′的夾角。如果在朔日，太陽和月球都移到白道和黃道的交點附近，太陽離交點處有一定的角度（日食限），就能發生日食，這是要滿足的第二個條件。
由於月球、地球運行的軌道都不是正圓，日、月同地球之間的距離時近時遠，所以太陽光被月球遮蔽形成的影子，在地球上可分成本影、偽本影（月球距地球較遠時形成的）和半影。觀測者處於本影範圍內可看到日全食；在偽本影範圍內可看到日環食；而在半影範圍內隻能看到日偏食。日全食發生時，根據月球圓麵同太陽圓麵的位置關係，可分成五種食象：
1．初虧。月球比太陽的視運動走得快。日食時月球追上太陽。月球東邊緣剛剛同太陽西邊緣相“接觸”時叫做初虧，是第一次“外切”，是日食的開始；
2．食既。初虧後大約一小時，月球的東邊緣和太陽的東邊緣相“內切”的時刻叫做食既，是日全食的開始，這時月球把整個太陽都遮住了；
3．食甚。是太陽被食最深的時刻，月球中心移到同太陽中心最近；
4．生光。月球西邊緣和太陽西邊緣相“內切”的時刻叫生光，是日全食的結束；從食既到生光一般隻有二三分鍾，最長不超過七分半鍾；
5．複圓。生光後大約一小時，月球西邊緣和太陽東邊緣相“接觸”時叫做複圓，從這時起月球完全“脫離”太陽，日食結束。
月球表麵有許多高山，月球邊緣是不整齊的。在食既或者生光到來的瞬間月球邊緣的山穀未能完全遮住太陽時，未遮住部分形成一個發光區，像一顆晶瑩的“鑽石”；周圍淡紅色的光圈構成鑽戒的“指環”，整體看來，很像一枚鑲嵌著璀璨寶石的鑽戒。有時形成許多特別明亮的光線或光點，好像在太陽周圍鑲嵌一串珍珠，稱作倍利珠（倍利是法國天文學家）。
無論是日偏食、日全食或日環食，時間都是很短的。在地球上能夠看到日食的地區也很有限，這是因為月球比較小，它的本影也比較小而短，因而本影在地球上掃過的範圍不廣，時間不長，由於月球本影的平均長度(373293公裏)小於月球與地球之間的平均距離(384400公裏)，就整個地球而方，日環食發生的次數多於日全食。
對古代人而言，日食是十分可怕的。如果你能了解太陽對糧食耕種、日常生活的影響，你就會關心天上的太陽為什麼突然不見了。中國古代認為日食是因為一條龍吞掉了太陽，其它的文明也認為這是不祥之兆，有許多“解決方法”：打鼓、朝天空射箭、拿物或人祭祀等。據傳，曾經有一次致命的日食報告錯誤。這是說公元前二世紀的兩個中國天文家由於一些原因沒報告日食。那時的中國帝王認為自己是天子，十分重視天象，認為那是上天給的暗示，因此他請了一批天文家定期觀測天象。那時彗星和流星不能被預言，但日食是可以預測的。兩位天文家沒有告訴帝王日食這一重大天象的發生，帝王盛怒，將兩人斬首示眾。那時的天文學家比現在危險得多。
6．美麗的海市蜃樓
海市蜃樓
平靜的海麵、大江江麵、湖麵、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶爾會在空中或“地下”出現高大樓台、城廓、樹木等幻景，稱海市蜃樓。我國山東蓬萊海麵上常出現這種幻景，古人歸因於蛟龍之屬的蜃，吐氣而成樓台城廓，因而得名。
我們來做個實驗：取一隻杯子，倒入大半杯水，放在太陽光下，再在杯中插入一根筷子。這是你看到水中的筷子和水麵上的筷子象折段一樣。這是光線折射造成的；光在同一密度的空氣中行進時，光的速度不變，始終以直線的方向前進；但當光傾斜地由空氣進入水的時候，水的密度變了，光的速度就會發生改變，並使前進的方向發生曲折。
發生在沙漠裏的“海市蜃樓”，就是太陽光遇到了不同密度的空氣而出現的折射現象。沙漠裏，白天沙石受太陽炙烤，沙層表麵的氣溫迅速升高。
由於空氣傳熱性能差，在無風時，沙漠上空的垂直氣溫差異非常顯著，下熱上冷，上層空氣密度高，下層空氣密度低。當太陽光從密度高的空氣層進入密度低的空氣層時，光的速度發生了改變，經過光的折射，便將遠處的綠洲呈現在人們眼前了。在海麵或江麵上，有時也會出現這種“海市蜃樓”的現象。
海市蜃樓的形成：海市蜃樓經常發生在沿海，在沙漠偶爾也可見到。人們可以看到房屋，人，山，森林等景物，並且可以運動，栩栩如生。有人認為是人間仙境。現在，人們把海市蜃樓說成是大氣折射的結果，把遠處的景物折射到近處來了。其實，這是現代科學解釋不了的一種自圓其說。
在三界之內，也有很多層物質空間。宗教中提到的九大層天，十八層地獄，如天人，鬼都是在不同空間。我們的人眼就看不到他們。
在我們的空間的人所能看到的光是在可見光範圍之內(400-700nm)。我們看到的物質是因為我們的眼睛可以接受其反射的可見光。在夜裏，物質發出的紅外線我們就接收不到。即使在可見光範圍之內，如果光過強或過弱，我們也不能看到。人眼是由我們這個空間的物質構成的，是由最大一層分子組成的最大一層粒子構成的，隻適合看到一定能量範圍的光。
如果是分子組成的稍微小於最大一層粒子的那層空間粒子的時候，人眼就看不到了，更不要說由分子組成的更小粒子的空間了。對人來講，這些物質反射的光是不可見光。但是，這個空間的生命卻能接收到這層空間物質反射的光，並能看到這層空間的物質，因為組成他們眼睛的分子顆粒和人眼分子顆粒不同。
海市蜃樓是另外空間的真實體現。在物質的運動下，反映到我們這個空間裏來了。一種海市蜃樓發生在海上。這裏空氣濕度大，在一定範圍之內的空間空氣濕度比較大，另外厚度比較大，這樣大麵積的水蒸汽在運動下陰差陽錯地就能形成一個巨大的透鏡係統。就象一個巨大的放大鏡和顯微鏡一樣，把微觀世界的另外空間的景象反映到我們的空間來了。人眼就能觀察到了。
另外，人們看到的海市蜃樓的景象有時是運動的，空間的物質就是運動的。在沙漠或其它地方，如果物質在運動下也能形成一個巨大的微觀觀測係統，人們就可以觀測到另外空間了，也就是人們所說的海市蜃樓。海市蜃樓也經常發生在雨後，這時的空氣濕度較大，也易形成透鏡係統。
當近地麵的氣溫劇烈變化，會引起大氣密度很大的差異，遠方的景物，在光線傳播時發生異常折射和全反射，從而造成蜃景。我國山東蓬萊縣，常可見到渤海的廟島群島幻景，素有“海市蜃樓”之稱。
海市蜃樓是近地麵層氣溫變化大，空氣密度隨高度強烈變化，光線在鉛直方向密度不同的氣層中，經過折射進入觀測者眼簾造成的結果。常分為上現、下現和側現海市蜃樓。其實，宇航員在太空旅行過程中看到被放大的地球景物，這種現象有時也被稱為海市蜃樓！
7．五彩繽紛的彩虹
彩虹
彩虹是氣象中的一種光學現象。當陽光照射到半空中的雨點，光線被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光譜。彩虹七彩顏色，從外至內分別為：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。
形成原因：彩虹是因為陽光射到空中接近圓型的小水滴，造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射，在水滴內亦以不同的角度反射。當中以40至42度的反射最為強烈，造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時，陽光進入水滴，先折射一次，然後在水滴的背麵反射，最後離開水滴時再折射一次。因為水對光有色散的作用，不同波長的光的折射率有所不同，藍光的折射角度比紅光大。由於光在水滴內被反射，所以觀察者看見的光譜是倒過來，紅光在最上方，其他顏色在下。
其實隻要有空氣中有水滴，而陽光正在觀察者的背後以低角度照射，便可能產生可以觀察到的彩虹現象。彩虹最常在下午，雨後剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因為仍有雨雲而較暗。而觀察者頭上或背後已沒有雲的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以人工製造彩虹。
空氣裏水滴的大小，決定了虹的色彩鮮豔程度和寬窄。空氣中的水滴大，虹就鮮豔。也比較窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比較寬。我們麵對著太陽是看不到彩虹的，隻有背著太陽才能看到彩虹，所以早晨的彩虹出現在西方，黃昏的彩虹總在東方出現。可我們看不見，隻有乘飛機從高空向下看，才能見到。虹的出現與當時天氣變化相聯係，一般我們從虹出現在天空中的位置可以推測當時將出現晴天或雨天。東方出現虹時，本地是不大容易下雨的，而西方出現虹時，本地下雨的可能性卻很大。
彩虹的明顯程度，取決於空氣中小水滴的大小，小水滴體積越大，形成的彩虹越鮮亮，小水滴體積越小，形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低，在空中不容易存在小水滴，下陣雨的機會也少，所以冬天一般不會有彩虹出現。
造成彩虹的光學原理很多時候會見到兩條彩虹同時出現，在平常的彩虹外邊出現同心，但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經兩次反射而成。兩次反射最強烈的反射角出現在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因為有兩次的反射，副虹的顏色次序跟主虹反轉，外側為藍色，內側為紅色。副虹其實一定跟隨主虹存在，隻是因為它的光線強度較低，所以有時不被肉眼察覺而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時歐洲已有人提出彩虹是由水滴對陽光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發現水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進行實驗，得出水對光的折射指數，用數學證明彩虹的主虹是水點內的反射造成，而副虹則是兩次反射造成。他準確計算出彩虹的角度，但未能解釋彩虹的七彩顏色。後來牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽光散射成彩色之後，關於彩虹的形成的光學原理全部被發現。
彩虹其實並非出現在半空中的特定位置。它是觀察者看見的一種光學現象，彩虹看起來的所在位置，會隨著觀察者而改變。當觀察者看到彩虹時，它的位置必定是在太陽的相反方向。彩虹的拱以內的中央，其實是被水滴反射，放大了的太陽影像。所以彩虹以內的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，剛好是觀察者頭部影子的方向，虹的本身則在觀察者頭部的影子與眼睛一線以上40°至42°的位置。因此當太陽在空中高於42度時，彩虹的位置將在地平線以下而不可見。這亦是為甚麼彩虹很少在中午出現的原因。
彩虹由一端至另一端，橫跨84°。以一般的35mm照相機，需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才可以用單格把整條彩虹拍下。倘若在飛機上，會看見彩虹會是原整的圓形而不是拱形，而圓形彩虹的正中心則是飛機行進的方向。
晚虹是一種罕見的現象，在月光強烈的晚上可能出現。由於人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辦顏色，故此晚虹看起來好像是全白色。
雙彩虹：當陽光經過水滴時，它會被折射、反射後再折射出來。在水滴內經過一次反射的光線，便形成我們常見的彩虹（主虹）。若光線在水滴內進行了兩次反射，便會產生第二道彩虹（霓）。霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由於每次反射均會損失一些光能量，因此霓的光亮度亦較弱。
彩虹為什麼總是彎曲的？
1．光的波長決定光的彎曲程度，事實上如果條件合適的話，可以看到整圈圓形的彩虹。彩虹的形成是太陽光射向空中的水珠經過折射→反射→折射後射向我們的眼睛所形成。不同顏色的太陽光束經過上述過程形成彩虹的光束與原來光束的偏折角約180-42=138度。也就是說，若太陽光與地麵水平，則觀看彩虹的仰角約為42度。
想象你看著東邊的彩虹，太陽在從背後的西邊落下。白色的陽光（彩虹中所有顏色的組合）穿越了大氣，向東通過了你的頭頂，碰到了從暴風雨落下的水滴。當一道光束碰到了水滴，會有兩種可能：一是光可能直接穿透過去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前緣，在進入時水滴內部產生彎曲，接著從水滴後端反射回來，再從水滴前端離開，往我們這裏折射出來。這就是形成彩虹的光。
光穿越水滴時彎曲的程度，端視光的波長（即顏色）而定——紅色光的彎曲度最大，橙色光與黃色光次之，依此類推，彎曲最少的是紫色光。每種顏色各有特定的彎曲角度，陽光中的紅色光，折射的角度是42度，藍色光的折射角度隻有40度，所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。
若你用一條假想線，連接你的後腦勺和太陽，那麼與這條線呈42度夾角的地方，就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個弧。既然藍色與假想線隻呈40度夾角，所以彩虹上的藍弧總是在紅色的下麵。