L’arc-en-ciel est un arc lumineux, aux couleurs du spectre, d’un rayon d’environ 42°. On l’observe quand la lumière solaire parvient à l’observateur après avoir traversé un rideau de pluie. Le violet se trouve à l’intérieur et le rouge à l’extérieur. On observe aussi, souvent, un second arc, de moindre intensité et d’un rayon de 51° dont les couleurs se présentent dans l’ordre inverse. On observe occasionnellement jusqu’à six arcs-en-ciel secondaires, contigus au bord interne (violet) de l’arc principal. C’est seulement sur les hautes montagnes ou en avion qu’on peut voir des arcs-en-ciel de forme circulaire complète. Le clair de lune peut également donner lieu à des arcs-en-ciel, peu colorés et plutôt blafards, avec parfois un bord rouge pâle.

L’arc-en-ciel est un phénomène optique de l’atmosphère terrestre. Il ne se produit pas si le ciel est parfaitement clair ou s’il est couvert. Il lui faut un rideau de pluie, éclairé par le Soleil (ou par la Lune). On peut observer le même phénomène à travers un jet d’eau ou une fontaine. Il est dû à la réfraction et à la réflexion des rayons solaires par chacune des gouttes d’eau, la première décomposant la lumière blanche du Soleil selon les couleurs du spectre, et la seconde la déviant vers l’observateur. Comme les gouttes d’eau ne diffèrent guère les unes des autres, l’arc-en-ciel se présente sous forme d’une bande continue. Une réflexion unique donne un seul arc-en-ciel, et une réflexion double en donne deux. La grosseur des gouttes a beaucoup d’importance pour l’intensité des couleurs et la largeur de l’arc. Ainsi, les arcs-en-ciel dus à la bruine (dont les gouttes mesurent 0,05 mm) sont pâles et blafards.

L’arc-en-ciel le plus long jamais observé l’a été le 14 août 1979 au Pays de Galles et a duré trois heures.

Plus les gouttes de pluie sont grosses, plus l’arc-en-ciel est coloré. Les plus beaux arcs se manifestent donc lors de grosses averses ou d’orage. Il arrive aussi qu’on ne voie seulement que certaines parties de l’arc lorsque les nuages se déchirent et que la pluie tombe irrégulièrement. Les chutes de neige ne provoquent jamais ce phénomène. Celui-ci trouve les meilleures conditions pour sa formation au printemps et en automne. En outre, plus le Soleil est haut dans le ciel, plus la formation des arc-en-ciel se trouve repoussée en début de matinée et en fin d’après-midi. On peut enfin observer des arcs-en-ciel blafards au point d’être presque blancs en cas de brume ou de brouillards mouillants, par exemple le matin, quand les rayons du Soleil réchauffent le sol et font se dissiper les formations brumeuses.

Les arcs-en-ciel se manifestent à l’ouest le matin, et à l’est l’après-midi. Leur apparition le matin signifie l’arrivée d’une ondée par l’ouest. Il ne faut alors guère s’attendre à une amélioration du temps. Leur apparition l’après-midi signifie l’arrivée de nuages de pluie à l’est, lesquels s’éloignent généralement (par ex. après un orage). Lors d’une perturbation venant de l’ouest, il n’est pas exclu qu’il y ait une éclaircie, au moins de brève durée, par exemple à l’occasion d’une moyenne pression.

L’arc-en-ciel est vapeur, le nuage est fumée. Victor Hugo.

Autrefois, l’arc-en-ciel était craint et considéré comme nuisible. Pour le faire « disparaître », les gens crachaient dans une main et frappaient avec l’autre pour former une croix tout en proclamant. « Je te coupe en croix, tu n’reviendras pas »