De plus, la lumière peut rebondir deux fois sur la surface intérieure de la goutte de pluie avant de sortir. La seconde réflexion fait que ces rayons lumineux sortent sous un angle très différent de celui des rayons lumineux qui ne se réfléchissent qu’une fois. Par conséquent, un arc-en-ciel secondaire se forme, dont le rayon est plus grand que celui de l’arc-en-ciel primaire. L’arc-en-ciel secondaire est créé par la même lumière solaire et le même processus de réfraction que l’arc-en-ciel primaire, il est donc également centré sur le point exactement opposé au soleil. En raison de la réflexion supplémentaire, les couleurs de l’arc-en-ciel secondaire sont inversées dans l’ordre par rapport à l’arc-en-ciel primaire. Comme une partie de la lumière est perdue dans la goutte de pluie à chaque réflexion, l’arc-en-ciel secondaire est beaucoup plus faible que l’arc-en-ciel primaire. En principe, l’arc-en-ciel secondaire est toujours présent. Cependant, l’arc-en-ciel secondaire est souvent si faible que les humains ne peuvent pas le voir. Lorsque les conditions d’observation sont bonnes (c’est-à-dire lorsqu’il fait exceptionnellement beau et qu’il y a un nombre anormalement élevé de gouttes de pluie dans l’air), l’arc-en-ciel secondaire peut être vu de manière très distincte.
Comme vous l’avez peut-être deviné, la lumière peut rebondir trois fois sur la surface intérieure de la goutte de pluie avant de sortir, créant un arc-en-ciel de troisième ordre ; ou rebondir quatre fois, créant un arc-en-ciel de quatrième ordre ; et ainsi de suite. Cependant, les arcs-en-ciel de troisième ordre et d’ordre supérieur sont si faibles qu’ils ne sont presque jamais visibles à l’œil nu. En utilisant une caméra et des techniques d’amélioration de l’image, l’arc-en-ciel du troisième ordre peut en effet être imagé. Cette tâche est suffisamment difficile pour que la capture et l’analyse réussies de l’arc-en-ciel de troisième ordre aient valu à Michael Grossman, Elmar Schmidt et Alexander Haussmann une publication dans la revue universitaire Applied Optics. Compte tenu de la quasi-impossibilité de voir les arcs-en-ciel de troisième et quatrième ordre, comment peut-on voir quatre arcs-en-ciel dans le ciel à la fois ?
La réponse est qu’une partie de la lumière du soleil peut être réfléchie avant d’entrer dans les gouttes de pluie. Rappelons que la formation d’un arc-en-ciel est un effet de diffusion géométrique qui fait que l’arc-en-ciel est centré sur le point opposé au soleil. Que se passerait-il s’il y avait deux soleils à deux endroits différents dans le ciel ? La lumière du soleil frapperait alors les gouttes de pluie sous deux angles différents, et il en résulterait deux arcs-en-ciel primaires, chacun étant centré sur un point différent. Si les conditions d’observation sont suffisamment favorables pour que les arcs-en-ciel secondaires soient visibles, il y aurait alors quatre arcs-en-ciel : un arc-en-ciel primaire et un arc-en-ciel secondaire centrés sur le point opposé à un soleil, ainsi qu’un arc-en-ciel primaire et un arc-en-ciel secondaire centrés sur le point opposé à l’autre soleil. Sur les planètes avec de la pluie et deux soleils, les quadruples arcs-en-ciel sont courants. Cependant, nous n’avons pas deux soleils, alors pourquoi est-ce que je mentionne cela ? Une grande surface plane et brillante peut réfléchir suffisamment de lumière solaire pour que la situation se comporte comme deux soleils. C’est exactement ce que fait un lac calme. La lumière solaire provenant directement du soleil est à un angle différent de celui de la lumière solaire se réfléchissant à la surface d’un lac, et ils forment donc des ensembles d’arcs-en-ciel différents centrés sur des points différents. Les arcs-en-ciel formés par la lumière du soleil provenant du lac sont appelés « arcs-en-ciel de réflexion ». En résumé, bien que cela soit très rare, il est possible pour l’œil humain nu de voir quatre arcs-en-ciel naturels à la fois dans le ciel,
