Dlatego, że tęcza jest w rzeczywistości okręgiem! Na niebie widzimy tylko łuk, ponieważ resztę okręgu przysłania nam horyzont. W efekcie tęcza wygląda tak, jakby miały początek i koniec, lecz jest to po prostu złudzenie optyczne. Rzeczywisty kształt tęczy można zobaczyć lecąc samolotem. Jest to seria koncentrycznych różnobarwnych okręgów z cieniem samolotu w środku.
Kształt tęczy odkrył Kartezjusz, używając szklanej kuli wypełnionej wodą jako imitacji kropli wody. Odkrył w jaki sposób promienie światła słonecznego są zakrzywiane i odbijane z powrotem do obserwatora. To pozwoliło stwierdzić, że promienie wychodzą z każdej kropli po załamaniu o ok. 42 stopnie (dokładna miara zależy od długości fali, a więc od barwy światła).
Wyjaśniono także, dlaczego nie widzimy pionowej płaszczyzny kolorów: możemy zobaczyć jedynie promienie słoneczne odbite w kroplach tak rozmieszczonych w powietrzu, że światło trafia do naszych oczu pod odpowiednim kątem. Wszystkie promienie spełniające ten warunek układają się w okrąg, którego częścią jest tęcza.
