副虹的形成和可见性需要更苛刻的光学和气象条件。以下是深入探究的原因：
1. 光学原因：副虹本身更暗淡
- 反射次数更多： 主虹是阳光在水滴内经过一次内反射形成的。副虹则是阳光在水滴内经过两次内反射形成的。
- 光损失更大： 每一次反射都会损失一部分光线能量。两次反射导致副虹的光线强度远低于主虹（通常只有主虹的1/10到1/3亮度）。
- 颜色更淡且顺序反转： 两次反射也导致副虹的颜色顺序与主虹相反（红在内，紫在外），并且颜色更分散、更淡。这使得副虹更容易融入背景天空的光线中。
- 位置更高： 副虹出现在主虹之外，其角半径约为50-53度（相对于太阳的相反方向），而主虹约为42度。这意味着副虹更靠近太阳一侧的天空，这部分天空通常比远离太阳的天空（主虹所在区域）更亮。暗淡的副虹叠加在较亮的背景上，对比度更低，更难以察觉。
2. 气象原因：对水滴分布要求更高
- 需要更密集、更均匀的水滴群： 形成明亮清晰的主虹就需要相当数量的、大小相对均匀的水滴（直径通常在0.5mm到2mm之间）。要形成肉眼可见的副虹，则要求水滴群更密集、分布更均匀。如果雨滴稀疏、大小不一或者分布不均，副虹要么非常微弱，要么根本无法形成。
- 降水区域和观测者位置： 观测者需要背对太阳，并且前方有正在降雨或大量悬浮水滴的区域。副虹需要更广阔、更均匀的水滴区域才能形成足够强的光。
- 背景云层干扰： 副虹出现的位置（50-53度角）更容易被云层遮挡。即使有副虹形成，如果它前面的天空有云，也会将其掩盖。
3. 太阳高度角的影响
- 最佳角度： 双彩虹（尤其是清晰可见的副虹）最有可能出现在太阳高度角较低的时候，通常是清晨或傍晚。此时：
- 主虹和副虹的弧线更高，更完整地出现在地平线以上。
- 太阳光线穿过更厚的大气层，光强减弱，使得彩虹（尤其是较暗的副虹）与背景天空的对比度相对提高。
- 太阳高度角过高的问题： 当太阳高度角超过42度时，主虹的顶部会低于地平线，变得不可见。当太阳高度角超过53度时，整个副虹都会在地平线以下。因此，在正午时分，即使下雨，也几乎不可能看到任何彩虹，更别说双彩虹了。
4. 观测者因素
- 人眼敏感度： 人眼对低对比度、低亮度的物体分辨能力有限。暗淡的副虹很容易被忽略，尤其是在有明亮主虹吸引注意力的情况下。
- 注意力： 很多人看到主虹后，可能不会仔细留意其外侧更暗淡、颜色更淡的区域，从而错过了副虹。
- 光污染/大气污染： 城市灯光污染或大气中的尘埃、污染物会增加天空背景亮度，进一步降低副虹的可见度。
为什么说“值得深入探究”？
- 复杂的光学路径： 副虹的形成涉及光线在水滴内的精确路径（两次反射），其角度计算和颜色分离比主虹（一次反射）更复杂，是几何光学和波动光学的综合体现。
- 微气象学的体现： 能否看到清晰的副虹，直接反映了当时局部区域大气中水滴的浓度、大小分布均匀性以及降水云的微观结构。它是大气微物理状态的一个可见指标。
- 对比度与感知： 副虹的可见性挑战了人眼对低对比度目标的感知极限，涉及到视觉生理学和大气光学。
- 预测性： 理解这些条件有助于在特定天气状况下（如雨后初晴、太阳高度角低时）更有目的地寻找和观测双彩虹。
总结
双彩虹不常见，核心在于副虹的形成和可见性条件苛刻：
光学上： 两次反射导致光强弱、颜色淡、背景天空亮，对比度低。
气象上： 需要更大范围、更密集、更均匀分布的水滴群，且背景天空需无云遮挡。
太阳角度上： 通常只在太阳高度角较低的清晨或傍晚才可能完整出现。
观测上： 人眼容易忽略暗淡的副虹。
因此，看到清晰的双彩虹确实需要天时（合适的太阳角度）、地利（大范围均匀的雨滴云）与人和（观测者细心留意）的完美结合。研究其背后的光学和气象机制，能让我们更深入地理解光与大气的精妙互动。
