Cầu vồng ngược là một hiện tượng quang học độc đáo, thú vị và không hề có liên quan đến những giọt nước mưa như hiện tượng cầu vồng thông thường.
Xét về mặt vật lí, đây không phải là cầu vồng mà hiện tượng này có tên khoa học là circumzenithal arc. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự tán sắc của ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua muôn triệu tinh thể băng bé xíu trong lớp mây mỏng mà mắt thường không nhìn thấy được trong một điều kiện khí hậu nhất định.
Theo nghiên cứu thì loại tinh thể gây ra hiện tượng này không lớn hơn một hạt cát, có sáu mặt và chỉ xuất hiện ở độ cao từ 5 đến 8 km trong điều kiện thời tiết có sương mù và nhiều mây.
Theo các nhà khoa học, cầu vồng ngược thường sáng hơn và tập trung ánh sáng mạnh vào phần giữa so với một cầu vồng bình thường. Cung bậc màu sắc cảu cầu vồng ngược không giống với cung bậc màu sắc của cầu vồng, nó hoàn toàn trái ngược lại: Tím, Chàm, Lam, Lục, Vàng, Cam, Đỏ.
Cầu vồng ngược thường biến mất nhanh chóng vì các đám mây có chứa các tinh thể băng chuyển đổi vị trí. Điều này giải thích tại sao rất ít người có cơ may chứng kiến hiện tượng độc đáo này.