„Regenbogen“ – Versionsunterschied
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→Optik des Regenbogens: Versuch |
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{{Dieser Artikel|behandelt die Naturerscheinung. Für den mittelalterlichen Dichter, siehe [[Regenbogen (Spruchdichter)]].}} |
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[[Datei:Double-alaskan-rainbow.jpg|mini|Haupt- (mit [[Regenbogen#Interferenzbögen|Interferenzbögen]]) und Nebenregenbogen im [[Wrangell-St.-Elias-Nationalpark]] (horizontaler Bildwinkel etwa 75°). Der Schatten des Kopfes des Fotografen (unten Mitte) befindet sich auf der Linie zum gedachten Mittelpunkt des Regenbogenkreises und weiter zum Sonnengegenpunkt.]] |
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[[Bild:Regenbogen-gesamt.jpg|thumb|300px|Ein Regenbogen]] |
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Der '''Regenbogen''' ist ein [[Atmosphärische Optik|atmosphärisch-optisches]] [[Phänomen]], das als kreisbogenförmiges farbiges Lichtband in einem von der [[Sonne]] beschienenen [[Regen]]schauer erscheint. Die Erscheinung kommt durch das von Regentropfen gebrochene und zurückgeworfene Sonnenlicht zustande. Der Farbverlauf umfasst die [[Spektralfarbe]]n des mit dem Auge sichtbaren Bereichs des [[Sonnenspektrum]]s. Im Unterschied zum Prisma sind die aus dem Regentropfen austretenden farbigen Strahlen außer den roten nicht [[Farbsättigung|gesättigt]], am wenigsten die blauen. |
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[[Bild:2005-08-14-Regenbogen.jpg|thumb|300px|Regenbogen in München]] |
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Ein '''Regenbogen''' ist ein eindrucksvolles Phänomen der [[Atmosphärische Optik|atmosphärische Optik]], das als ein [[kreisbogen]]förmiges, [[Farbe|farbiges]] Lichtband wahrgenommen wird. Dieses Lichtband enthält alle [[Spektralfarbe]]n und wird durch wellenlängenabhängige [[Brechung (Physik)|Brechung]] sowie durch die Richtungscharakteristik bei der inneren [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] des [[Sonnenlicht]]es an den annähernd [[Kugel|kugelförmigen]] [[Wassertropfen]] hervorgerufen. Die Folge ist eine [[Dispersion (elektromagnetische Wellen)|Dispersion]] des Lichts in verschiedene Wellenlängen, was den charakteristischen Farbverlauf von Regenbögen bedingt. |
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Sowohl beim Eintritt in als auch beim Austritt aus einem Regentropfen wird das Sonnenlicht [[Brechung (Physik)|gebrochen]], die kurzwelligen (blauen) stärker als die langwelligen (roten) Anteile des Sonnenlichts. Das Sonnenlicht wird auf diese Weise in verschieden stark abgelenkte Strahlen unterschiedlicher Farben [[Dispersion (Physik)|zerlegt]]. Zwischen Eintritt und Austritt werden diese Strahlen an der Tropfeninnenwand teilweise [[Reflexion (Physik)|reflektiert]] und somit zum zwischen Sonne und Regenwand sich befindenden Beobachter zurückgeworfen. In dessen Augen gelangt Licht gleicher Farbe [[Kaustik (Optik)|konzentriert]] aus Regentropfen, die sich auf einem schmalen Kreisbogen am Himmel befinden. Das wahrgenommene Licht verschiedener Farben kommt aus verschiedenen Tropfen, die sich jeweils auf verschiedenen, untereinander konzentrischen Kreisbögen befinden. Jeden einzelnen Regentropfen verlässt aber Licht aller Regenbogenfarben. Die Strahlen jeder Farbe sind in ihm in je einem schmalen Kegelmantel, die untereinander konzentrisch sind, angeordnet. Diese Anordnung wiederholt sich im beobachteten Regenbogen. Der Beobachter befindet sich in der Spitze solcher Kegelmäntel, und die Winkel („Regenbogenwinkel“) sind hier wie dort gleich groß. |
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== Optik des Regenbogens == |
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[[Bild:Prism rainbow schema.png|thumb|Farbzerlegung des Sonnenlichts durch ein Prisma (qualitativ)]] |
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Bei sehr hellem Himmel vor der Regenwolke ist über dem kräftigen ''Hauptregenbogen'' ein ''Nebenregenbogen'' sichtbar. Dieser stammt aus Regentropfen, in denen das Sonnenlicht zweimal an der Tropfeninnenwand reflektiert wurde. Der Nebenregenbogen ist wegen der zweimaligen, jeweils nur teilweisen Reflexion lichtschwächer als der Hauptregenbogen und hat wegen der doppelten Reflexion bzw. Spiegelung die umgekehrte Farbfolge. |
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Das [[Sonnenlicht]] enthält im sichtbaren Bereich seines [[Lichtspektrum|Spektrums]] alle [[Spektralfarbe]]n. Es handelt sich dabei um [[elektromagnetische Welle|elektromagnetische Strahlung]] unterschiedlicher [[Wellenlänge]]n. Bei einer hochstehenden Sonne kommt es zu einer [[Additive Farbsynthese|Mischung]] der Spektralfarben entsprechend ihrer natürlichen [[Intensität (Physik)|Intensität]], woraus das weißliche [[Tageslicht]] resultiert. Bei einer tiefstehenden Sonne ist die Mischfarbe rötlicher, was in der [[Rayleigh-Streuung]] begründet liegt und Effekte wie das [[Morgenrot]] bedingt. |
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== Charakter des Sonnenlichts und Zusammenfassung der Regenbogenentstehung (Hauptregenbogen) == |
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Die Ursache für die Entstehung der Farben des Regenbogens ist die [[Dispersion (elektromagnetische Wellen)|Dispersion]] in einem Wassertropfen, also dessen Fähigkeit weißes Licht ähnlich einem gläsernen [[Prisma (Optik)|Prisma]] (siehe rechts) in die einzelnen Spektralfarben aufzuspalten. In Bezug auf die eigentliche Entstehung des Regenbogens spielen die Farben aber eine untergeordnete Rolle. |
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{{Anker|Prisma|Regenbogenfarben}} |
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[[Datei:Regenbogen-bei-Sonnenuntergang-mit-Regen.jpg|alt=Regenbogen bei Sonnenuntergang leuchten besonders intensiv|mini|Regenbogen bei Sonnenuntergang leuchten besonders intensiv]] |
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[[Datei:Prism-rainbow.svg|mini|Farbzerlegung eines Sonnenstrahls durch ein Prisma (qualitativ)]] |
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[[Datei:Prism compare rainbow 01.png|mini|Oberer Streifen: [[Lichtspektrum]],<br />mittlerer Streifen: Regenbogen­ausschnitt,<br />unterer Streifen: berechnete Regen­bogenfarben,<br />links im mittleren und unteren Streifen: „überzählige“ Regenbögen]] |
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Die sichtbare [[Sonnenstrahlung]] ist ein kleiner Ausschnitt aus dem [[Elektromagnetisches Spektrum|Spektrum]] [[Elektromagnetische Welle|elektromagnetischer Wellen]]. Die hochstehende Sonne erscheint nahezu weiß, ihr Licht ist eine [[Additive Farbmischung|Mischung]] verschiedener Anteile des [[Lichtspektrum]]s. Eine tiefstehende Sonne erscheint rötlicher, da der kurzwellige (blaue) Anteil durch die [[Erdatmosphäre]] stärker gestreut wird als der langwellige rote, was zum Beispiel auch zu Abendrot und [[Morgenröte|Morgenrot]] führt. |
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Wenn während oder kurz nach einem Regenereignis Sonnenlicht auf eine Wand von Regentropfen fällt, wird das Licht in ihnen gebrochen und reflektiert. Da jeder Lichtstrahl auf eine andere Stelle des runden Regentropfens fällt, wird das parallele Sonnenlicht in einem Kegel zurückgeworfen, und zwar mit Vorzug unter einem Winkel von rund 41°. Diese 41° sind also der bevorzugte Winkel zwischen dem Licht, dass auf den Tropfen trifft, und dem Licht, dass den Tropfen verlässt. Da das Sonnenlicht wie oben dargelegt aus allen Spektralfarben zusammengesetzt ist, die im Regentropfen auch unterschiedlich gebrochen werden, ergibt sich für diese jeweils ein ganz bestimmter Winkel, der etwas von den 41° abweicht. Das rote Licht weist einen bevorzugten Winkel von etwa 42° auf, das blaue Licht eher von 40°. Blickt der Beobachter nun zur Regenwand, so erscheinen ihm alle Tropfen farbig, die das von der Sonne kommende Licht genau auf sein Auge umlenken. Der Regenbogen wird also nur sichtbar, wenn der Betrachter mit dem Rücken zur Sonne auf die Regenwand blickt, denn nur dann kann man in Richtung dieses Winkels schauen. Die Breite des Regenbogens entsteht dabei durch die Auffächerung der Farben in die unterschiedlichen Winkel, die eigentliche Form des Regenbogens aber durch das optische Verhalten der Lichtstrahlen im Regentropfen. |
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Die [[Farbe]]n des Regenbogens entstehen durch [[Dispersion (Physik)|Brechung]] des Sonnenlichts in den Wassertropfen, wobei dieses wie in einem [[Prisma (Optik)|Prisma]] wellenlängenabhängig unterschiedlich stark abgelenkt wird. Im Regenbogen kommt eine innere Reflexion hinzu. Die Farben des Regenbogens (außer dem Blau-Violett) sind weniger rein und weniger deutlich voneinander getrennt zu beobachten als im mit Hilfe eines Prismen[[spektroskop]]s erzeugten [[Lichtspektrum]]. Dort wird mithilfe einer Schlitzblende ein sehr schmaler Lichtstreifen zerlegt. Beim zwar selbst relativ „schmalen“ Wassertropfen fehlt diese Blende, sodass sich isolierte farbige Strahlen teilweise wieder überlagern. Farbig gleiche Strahlen aus benachbarten Eingangsstrahlen werden vereinigt, wobei sie sich durch [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] verstärken oder auslöschen können.<ref>Michael Vollmer: ''Lichtspiele in der Luft. Atmosphärische Optik für Einsteiger.'' Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2005, S. 116 f. und S. 124 ff.</ref> |
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=== Reflexionscharakteristik und Farbzerlegung am Wassertropfen === |
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[[Image:Rainbow1.png|thumb|Strahlengang im Regentropfen bei einem Lichtstrahl]] |
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[[Image:Rainbowrays international.png|thumb|Strahlengang für mehrere, parallele Lichtstrahlen]] |
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Wassertröpfchen sind in guter Näherung transparente kleine Kugeln. Die Abbildung rechts verdeutlicht, was mit einem Lichtstrahl geschieht, wenn er auf diese Tropfen trifft. Bei Ein- und Austritt wird er gemäß dem [[Snelliussches Brechungsgesetz|Brechungsgesetz]] abgelenkt und an der rückwärtigen inneren Oberfläche reflektiert. Ein Teil des Lichtes wird direkt von der dem einfallenden Licht zugewandten Oberfläche reflektiert, ein anderer Teil tritt durch den Tropfen hindurch, da die innere Oberfläche keine [[Totalreflexion]] aufweist. Beides reduziert die Intensität des Regenbogens, hat jedoch davon abgesehen keinen weiteren Einfluss auf dessen Entstehung und soll daher hier vernachlässigt werden. |
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Der Beobachter sieht als spektralfarbig abgestuften Regenbogen nur jenen Anteil des durch die Regentropfen tretenden Lichts, der inwendig an der Tropfenrückseite reflektiert wurde. Dieses die Wassertropfen verlassende Licht beschränkt sich für den zwischen Sonne und Regenwand stehenden Beobachter jeweils auf schmale Bereiche, die als kreisbogenförmige farbige Streifen eines leuchtenden Bandes am Himmel erscheinen. Vom Beobachter her betrachtet bilden die [[kegelmantel]]förmig einfallenden Lichtstrahlen eine der Sonne gegenüberliegende charakteristische Figur, die nur unter einem bestimmten Winkel zu sehen ist. Sie setzt sich aus unzählig vielen Lichtstrahlen zusammen, die jeweils aus einem der Tropfen im Kegelmantel stammen und beim Beobachter ankommen. Bei einem durchwandernden Regengebiet lässt sich beobachten, wie der Regenbogen von Sonnenschein und Regenfall abhängt und mit nachlassendem Regen verblasst. |
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Wesentlich ist, dass die Tropfenoberfläche gekrümmt ist, denn dadurch werden die einzelnen Lichtstrahlen in Abhängigkeit von ihrem Auftreffpunkt auf den Tropfen unterschiedlich stark gebrochen, was in der Abbildung rechts unten dargestellt ist. Eine geometrische Berechnung ergibt, dass die reflektierten Strahlen von einem kugeligen Wassertropfen unabhängig vom Tropfendurchmesser maximal unter einem bestimmten Grenzwinkel von annähernd 42 Grad zurückgeworfen werden. Da größere Ablenkwinkel bei einfacher Reflexion nicht auftreten, häufen sich dort die Beiträge verschiedener Auftreffpunkte und die Intensität des reflektierten Lichtes ist deshalb unter dem Maximalwinkel besonders hoch. Dieser Vorzugswinkel wird als '''Regenbogenwinkel''' bezeichnet und ist für die Entstehung des eigentlichen Bogens verantwortlich. Da fallende Wassertropfen annnähernd kugelförmig sind, treten diese Vorzugsrichtungen [[Rotationssymmetrie|rotationssymmetrisch]] um die Richtung des parallel einfallenden Sonnenlichts auf. Es ergibt sich dadurch eine [[Kegel (Geometrie)|kegelförmige]] Abstrahlung. |
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Der Hauptregenbogen kommt durch einmalige Reflexion in den Tropfen zustande. Blickt der Beobachter auf sonnenbeschienene Wassertropfen, so nimmt er rotes Licht aus Tropfen wahr, die auf einem Kegelmantel mit einem Winkelabstand von rund 42° um den gedachten [[Sonnengegenpunkt]] liegen. Das stärker abgelenkte blaue Licht stammt aus Regentropfen, die auf einem spitzeren (rund 40°) Kegelmantel liegen. Die Spitzen der Licht-Kegelmäntel befinden sich im Auge des Beobachters. Ihre Achsen führen zum Sonnengegenpunkt. |
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Der Maximalwinkel ist wegen der bereits oben erwähnten Dispersion von der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes abhängig, jede Wellenlänge und somit Farbe hat also ihren eigenen Maximalwinkel. Dieser zeigt folglich eine Verteilung von Rot bei etwa 42° bis Blau bei ungefähr 40°. Es kommt also zu einer Auffächerung der einzelnen Wellenlängen beim Durchtritt des Sonnenlichts durch den Wassertropfen. Auch ohne diese Auffächerung würde aufgrund des Maximums der Lichtintensität um den dann einheitlichen Maximalwinkel herum ein schmaler Regenbogen entstehen, der jedoch weiß erscheinen würde. Der Teil des Sonnenlichts, der durch den Regentropfen einfach hindurchdringt oder bereits an dessen Oberfläche reflektiert anstatt gebrochen wird, weist keinen Maximalwinkel auf und erzeugt daher auch keinen Regenbogen. |
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{{Hauptartikel|Spektralfarbe}} |
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=== Hauptregenbogen === |
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[[Image:Rainbow angles.png|thumb|Winkelbeziehungen zwischen Beobachter, Tropfen und Sonne]] |
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[[Bild:RainbowFormation_LandscapeScheme.png|thumb|right|Beobachtung von Haupt- und Nebenregenbogen bei mittlerem Sonnenstand]] |
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[[Bild:Regenbogen_(NASA).jpg|thumb|Haupt- (links) und Nebenregenbogen (rechts)<br> Der Himmel im Inneren des Hauptregenbogens erscheint stets heller als außerhalb davon.]] |
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Um den letztendlichen Regenbogen zu sehen ist ein Beobachter notwendig, der auf einer möglichst freien Ebene mit dem Rücken zur tiefstehenden Sonne steht und auf eine vom Sonnenlicht angestrahlte Regenwand blickt. In diesem Fall verlaufen alle Sonnenstrahlen annähernd parallel zur Erdoberfläche und zur Blickrichtung des Beobachters. Sie treffen in breiter Front auf die Vielzahl kleiner im Blickfeld vor dem Beobachter annähernd gleichmäßig verteilter Wassertröpfchen |
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== Strahlengang im Regentropfen == |
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Das Licht trifft also zuerst auf diese Regentropfen und folgt dabei dem im letzten Abschnitt beschriebenen Strahlengang. Der Maximalwinkel mit dem das Licht aus jedem Tropfen bei einer bestimmten Wellenlänge und damit Farbe dann austritt, also der Winkel zwischen dem Tropfen und dem ursprünglichen Sonnenstrahl, beträgt wie dargelegt je nach Wellenlänge und damit Farbe 40 bis 42 Grad. Der Beobachter nimmt das Licht nur bei diesem Winkel als intensiv farbig wahr, insofern es direkt auf sein Auge trifft. |
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Der Hauptregenbogen entsteht durch Sonnenlicht, das in einen kugelförmigen Wassertropfen eindringt, im Innern einmal reflektiert wird und dann wieder aus dem Tropfen austritt. |
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Wenn <math>\theta_i</math> der Eintrittswinkel (Winkel zur Senkrechten) ist und <math>\theta_r</math> der Winkel zur Senkrechten im Wassertropfen, dann gilt nach dem [[Brechungsgesetz]] |
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Die genaue Position des Regenbogens kann man sich nun über eine verlängerte Linie herleiten, die man sich zwischen den Kopf des Beobachters und dessen von der Sonne geworfenen Schatten vorstellen muss. Diese Linie ist identisch zur verlängerten Verbindung zwischen Beobachter und Sonne und zeigt in Richtung des [[Sonnengegenpunkt]]es. Dieser bildet das Zentrum des Regenbogens. Da der Winkel zwischen dieser Linie und dem Regentropfen ein [[Nachbarwinkel]] des Winkels zwischen dem ursprünglichen Sonnenstrahl und dem Austrittsstrahl des Regentropfens ist, sind beide identisch und somit gleich 40 bis 42 Grad. Folglich blickt der Beobachter genau dann in das vom Tropfen im Maximalwinkel abgestrahlte Licht, wenn er den Schatten seines Kopfes fixiert und dann um 40 bis 42 Grad - den so genannten [[Öffnungswinkel]] – in Richtung des Regentropfens nach oben blickt. Hier erscheint für ihn dann, solange er die Sonne genau im Rücken hat, der Scheitelpunkt des so genannten '''Hauptregenbogens'''. Dieser stellt den eigentlichen Regenbogen dar und tritt im Vergleich zu anderen Regenbogenpänomenen am deutlichsten hervor. Er erstreckt sich dabei halbkreisförmig um den Sonnengegenpunkt, wobei der Winkel immer gleich bleibt. |
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:<math>\theta_r=\arcsin\frac{\sin(\theta_i)}{n(\lambda)}\ .</math> |
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Wo und ob eine Regenbogen dabei letztlich erscheint, ist eine Frage der relativen Position zwischen Beobachter, Sonne und Regentropfen. Wie gezeigt bilden dabei Sonne, Beobachter und das gedachte Zentrum des Regenbogens – der Sonnengegenpunkt – immer eine Linie, so dass jede Bewegung von Sonne oder Beobachter auch eine Veränderung des Regenbogens zur Folge hat. Jeder Beobachter sieht also einen anderen, eigenen Regenbogen. Dabei reflektiert und bricht nur eine kleine Minderheit richtig positionierter Regentropfen das Licht so, dass der jeweilige Maximalwinkel auf das Auge des Beobachters gerichtet ist. Fehlen die Regentropfen dabei an einer Stelle, zeigt sich dort auch kein Regenbogen. In den meisten Fällen nimmt man daher nur einen Ausschnitt des eigentlich möglichen Bogens wahr. |
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Dabei ist <math>n(\lambda)</math> der von der Wellenlänge des Lichts <math>\lambda</math> abhängige [[Brechungsindex]] des Wassers. |
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Steht die Sonne genau am Horizont, so gilt dies auch für das Zentrum des Regenbogens, wodurch dieser bei ausreichender Tropfenzahl einen vollständigen Halbkreis einnimmt. Dieser beträgt für den Hauptregenbogen 84 Grad des Sehfeldes, also das doppelte des größten Maximalwinkels . Damit erreicht er seine größtmögliche Breite. Er ist umso schmaler und flacher, je höher die Sonne steht und je weiter damit der Sonnengegenpunkt unter den Horizont absinkt. Die Winkel zwischen den Sonnenstrahlen und den vom Beobachter wahrgenommenen farbigen Strahlen bleiben dabei immer unverändert. Falls die Sonne höher als 42° steht, rutscht auch der Scheitelpunkt des Bogens unter den Horizont. In Mitteleuropa erreicht die Sonne bei ihrem mittäglichen Höchststand im Sommer bis zu 60°, weshalb man dann keinen Regenbogen beobachten kann. Ein solches Szenario ist jedoch aus [[Meteorologie|meteorologischen]] Gründen eher selten, da die Sonne dann meist von den Regenwolken verdeckt wird. Im Winter ist der Höchststand aber durchweg unter 42° und somit sind Regenbögen dann zu jeder Tageszeit zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang möglich. |
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Der Winkel zur Senkrechten beim Eintritt innerhalb des Tropfens, der entsprechende Winkel bei der Reflexion und auch beim Austritt aus dem Tropfen <math>\theta_r</math> tritt in gleichschenkligen Dreiecken mit zwei Seitenlängen gleich dem Radius des Tropfens auf. Diese Winkel sind daher alle identisch. |
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Das Helligkeitsmaximum, das den Regenbogen verursacht, ist asymmetrisch, da aus dem Winkelbereich größer als 42° keine Lichtstrahlen reflektiert werden, während sie sich bei kleineren Winkeln zum maximalen Ablenkwinkel von 42° hin verdichten. Deshalb erscheint der weißliche Bereich am Innenrand des farbigen Bogens heller als der Bereich außerhalb, wie in den beiden rechten Fotografien zu sehen. Dieser Effekt wird zu Ehren seines Entdeckers [[Alexander von Aphrodisias]] als '''Alexanders dunkles Band''' bezeichnet. |
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Die gesamte Winkeländerung beim Durchgang durch den Tropfen ergibt sich damit als |
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=== Nebenregenbogen === |
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[[Bild:RainbowFormation_DropletSecondary.png|thumb|Zweimalige Reflexion]] |
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Bisher wurden Strahlen betrachtet, die genau einmal im Inneren der Tröpfchen reflektiert werden. Der Nebenregenbogen dagegen wird von zweifach reflektierte Strahlen gebildet. Er ist deutlich lichtschwächer als der Hauptregenbogen, denn die zweite Reflexion bedeutet einen zusätzlichen Intensitätsverlust. Außerdem verteilt sich das verbleibende Licht auf einen größeren Winkelbereich, da der Nebenbogen breiter als der Hauptbogen ist und sich die Farben zudem stärker überlagern. Er kann daher nur bei sehr guten Sichtverhältnissen beobachtet werden. |
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:<math>\delta_{\text{gesamt}}=2\left(\theta_i - \arcsin\frac{\sin(\theta_i)}{n(\lambda)}\right) + \left(\pi - 2\arcsin\frac{\sin(\theta_i)}{n(\lambda)}\right)\ .</math> |
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Die rechnerische Auswertung der Maximumbedingung ergibt einen Winkel von circa 50 Grad für rotes Licht und 53 Grad für blaues. Aufgrund der zusätzlichen Reflexion kehrt sich der Farbverlauf im Vergleich zum Hauptregenbogen um. Die nebenstehende Grafik veranschaulicht den Strahlverlauf in der Nähe des Intensitätsmaximums. |
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Maximale Intensität tritt auf, wenn der Winkel der gesamten Ablenkung sich bei Variation des Einfallswinkels nicht ändert. Dies geschieht, wenn die [[Differentialrechnung#Ableitungsfunktion|Ableitung]] nach dem Eintrittswinkel null wird, also für |
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Lichtstrahlen, die mehr als zweimal reflektiert werden, sind bereits so schwach, dass sie nur in den seltensten Fällen noch weitere sichtbare Regenbögen erzeugen. |
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:<math>\frac{d \delta_{\text{gesamt}}}{d \theta_i}=0.</math> |
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=== Geschlossener Regenbogen === |
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Diese Bedingung ist für den Winkel <math>\delta_\text{gesamt} \approx 180^\circ - 42^\circ</math> erfüllt. |
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Um einen zum Kreis geschlossenen Hauptregenbogen sehen zu können, muss dieser in seiner vollständigen vertikalen Ausdehnung, also über 84 Grad, komplett in das Blickfeld des Beobachters passen. Dazu ist es notwendig, dass beim Blick nach unten, also relativ zur Waagerechten, ebenfalls freie Sicht auf von der Sonne angestrahlte Regentropfen herrscht, denn nur hier kann sich der Regenbogen auch weiter fortsetzen. |
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=== Mehrere Reflexionen === |
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Diese Möglichkeit besteht im Allgemeinen nur von einem Flugzeug aus. Bei geeigneten Witterungsbedinungen kann man in der Tat während der Start- oder Landephase einen vollständigen Regenbogenkreis beobachten. Ein denkbarer Beobachtungsort wäre auch ein sehr hoher Turm, so die angestrahle Regenwand genügend nah ist. Berge hingegen kommen kaum in Frage, da diese immer zum Teil zwischen Sonne und Regenwand stünden, wodurch kein ganzer Kreis zustande kommen kann. Es sei nochmals ausdrücklich auf die Größe des Kreises verwiesen. Insbesondere ist dieses Phänomen nicht mit den viel kleineren [[Glorie]]n zu verwechseln. |
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Der Nebenbogen entsteht bei zwei Reflexionen innerhalb des Tropfens. Die Winkeländerung kann völlig analog für eine beliebige Zahl an Reflexionen ''k = 1, 2, 3, …'' berechnet werden: |
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:<math>\delta_{\text{gesamt}} = 2(\theta_i - \arcsin\left(\sin(\theta_i)/n(\lambda)\right)) + k(\pi - 2\arcsin\left(\sin(\theta_i)/n(\lambda)\right))</math> |
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Eine gänzlich andere Möglichkeit zur Sichtung eines Regenbogenkreises eröffnet sich, wenn man sich an oder auf einem großen, ruhigen Gewässer befindet. Bei diesigem Wetter lässt sich dann unter günstigen Umständen ein geschlossener Regenbogen beobachten. Dieser wird von der in der Wasserfläche gespiegelten Sonne erzeugt und hat deshalb das Spiegelbild des Sonnengegenpunktes als Zentrum. Der über dem Beobachter befindliche Dunst muss bereits Regentropfen enthalten und von dem die Sonne spiegelnden See her beleuchtet werden. Steht die Sonne beispielsweise 50 Grad hoch im Süden, so befindet sich das Zentrum dieses Regenbogenkreises 50 Grad hoch im Norden, denn der Sonnengegenpunkt steht 50 Grad unter dem Horizont, sein Spiegelbild also 50 Grad darüber. |
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Maximale Intensität tritt beim Eintrittswinkel |
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Insbesondere muss die Sonne für dieses Szenario höher als 42 Grad am Himmel stehen. Tut sie dies nicht, bleibt zumindest die Chance, das nicht minder seltene Schauspiel zweier gleichzeitig auftretender Hauptregenbögen mit ''verschiedenen'' Zentren zu erleben. |
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:<math>\theta_i=\arcsin \sqrt{\frac{(k+1)^2 - n(\lambda)^2}{(k+1)^2 - 1}}</math> |
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=== Farbverlauf und Polarisation === |
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auf, bei dem die Ableitung der Gesamtablenkung nach dem Einfallswinkel gleich null ist. |
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Beim Hauptregenbogen verlaufen die Farben von außen nach innen von [[Rot]] über [[Orange (Farbe)|Orange]], [[Gelb]], [[Grün]], [[Blau]] und [[Indigo (Farbton)|Indigo]] zu [[Violett]]. Beim Nebenregenbogen ist die Reihenfolge aufgrund der zusätzlichen Reflexion umgekehrt. Dieser Farbverlauf ist dabei [[kontinuierlich]], das heißt ein Regenbogen hat kein festes Set von Farben die sprunghaft ineinander übergehen würden. Die Anzahl der Farben in einem Regenbogen ist lediglich durch die [[Farbwahrnehmung]] begrenzt, also die Fähigkeit verschiedene Wellenlängen auch als unterschiedliche Farben wahrzunehmen. Da auch die Regenbögen selbst hier teilweise große Unterschiede besitzen, ist die ihnen zugerechnete Farbabfolge eher eine Konvention als eine tatsächlich beobachtbare Eigenschaft. So lassen sich zum Beispiel sehr kurz vor oder auch noch sehr kurz nach Sonnenaufgang Regenbögen beobachten, die beinahe ausschließlich rotgefärbt sind. |
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=== {{Anker|amTropfen|monochrom}} Reflexion, Brechung, Streuung und Überlagerung an einem Regentropfen === |
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Aus Gründen, die im Artikel [[Brewsterwinkel]] erläutert sind, ist das Licht des Regenbogens teilweise linear [[Polarisation|polarisiert]]. |
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[[Datei:Rainbow1.svg|mini|links|Weg und Farbzerlegung eines Sonnenstrahls im Regentropfen, einmalige innere Reflexion]] |
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[[Datei:RegenbStrahlenMomochr1Refl.svg|mini|Strahlengänge für rotes Licht in einem Wassertropfen mit einer inneren Reflexion. Gezeichnet sind nur die in die obere Tropfenhälfte einfallenden Strahlen, die Situation für die andere Hälfte ist [[Achsensymmetrie|spiegelsymmetrisch]].]] |
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Ein Regentropfen ist transparent und während des Falls in guter Näherung kugelförmig. Die [[#amTropfen|Abbildung links]] zeigt den Weg eines Sonnenstrahls durch einen Regentropfen. Beim Ein- und Austritt sind die am Tropfenrand reflektierten Teile und bei der inneren Reflexion die austretenden Teile des Strahls nicht gezeichnet. Diese Strahlteile sind an der Entstehung des Regenbogens nicht beteiligt, sie reduzieren lediglich dessen Intensität. |
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=== Sonderformen, Einfluss der Tröpfchengröße und Interferenzeffekte === |
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[[Bild:Supernumerary rainbow 03 contrast.jpg|thumb|right|Hauptspektrum gut zu erkennen und ein kleines Nebenspektrum darunter (Kontrast künstlich erhöht)]] |
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[[Bild:Nebelbogen.jpg|thumb|Nebelbogen]] |
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Bei guten Beobachtungsbedingungen sind innerhalb des Hauptbogens ein oder mehrere ''zusätzliche'' oder ''überzählige'' farbige Bögen erkennbar, die mit stetig abnehmendem Kontrast die Farbreihenfolge des Hauptbogens wiederholen. Diese zusätzlichen Farbbänder sind durch [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] zu erklären: Für Beobachtungswinkel kleiner als der Maximalwinkel gibt es stets zwei verschiedene, unterschiedlich lange Strahlengänge durch den Tropfen. Beträgt der von der Tröpfchengröße abhängige [[Gangunterschied]] entlang dieser Wege die Hälfte der Wellenlänge, oder einen ungeradzahligen Vielfachen davon, so ist die Interferenz zwischen ihnen ''destruktiv'' und ihre [[Amplitude]]n löschen sich gegenseitig aus. Dazwischen liegen jedoch Winkel, bei denen Gangunterschiede auftreten, die ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge entsprechen: Hier kommt es zur ''konstruktiven Interferenz'' und dadurch zu einem Nebenmaximum der Intensität. |
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Beim Eintritt werden die verschiedenen farblichen Anteile des Sonnenstrahls nach dem farbabhängigen [[Snelliussches Brechungsgesetz|Brechungsgesetz]] verschieden stark abgelenkt, rot am wenigsten, violett am stärksten. Innerhalb des Tropfens werden die entstandenen Farbstrahlen an nicht genau gleichen Stellen der kugelförmigen Rückwand reflektiert. Ihr Austritt erfolgt ebenfalls nicht an einer einzigen, genau gleichen Stelle am Tropfenrand. Die erneute Ablenkung durch Brechung ist zudem noch von der Farbe jedes Teilstrahls abhängig. |
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Abhängig von den Beobachtungsbedingungen kann die Reinheit der Farben sehr unterschiedlich ausfallen, auch sind häufig die Enden des Bogens besonders hell. Diese Effekte werden ebenfalls durch Interferenz verursacht, die sowohl von der Tröpfchengröße als auch von Abweichungen von der Kugelform abhängt. |
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In der [[#monochrom|Abbildung rechts]] ist gezeigt, wie das meiste einen Tropfen passierende rote Licht an der Mantelfläche eines Kegels konzentriert von diesem zurückgeworfen wird. Je flacher das Licht auf den Tropfen trifft, desto mehr wird es gestreut. Bei den anderen Farben ist das Bild prinzipiell gleich, nur wird das Licht gemäß Brechungsgesetz etwas stärker abgelenkt, blau am stärksten. Die Strahlenbüschel (konzentriertes und Streulicht) der unterschiedlichen Farben überlagern sich, weshalb wegen des jeweiligen Streulichts die Sättigung der Farben geschwächt wird. Am roten Rand ist die Sättigung maximal ([[reine Farbe]], da dem konzentrierten Licht kein Streulicht überlagert wird), an der blauen Seite ist sie minimal (hier wird dem konzentrierten Licht Streulicht aller Farben überlagert).<br> |
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Generell lässt sich feststellen, dass große Tropfen mit [[Durchmesser]]n von mehreren [[Millimeter]]n besonders helle Regenbögen mit wohldefinierten Farben erzeugen. Bei einer Tröpfchengröße unter 1,5 mm wird zunächst die Rotfärbung immer schwächer. Sehr kleine Tropfen, wie beispielsweise in [[Nebel]]schwaden, wo der Durchmesser oft nur etwa ein Hundertstel Millimeter beträgt, liefern nur noch verschmierte Farben. <!-- Quelle: Beverly T. Lynds, About Rainbows, http://eo.ucar.edu/rainbows/ --> |
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Zur Förderung der Übersichtlichkeit ist in der Abbildung der Vorgang nur für rotes Licht, d. h. nur für eine der im Sonnenlicht enthaltenen Farben dargestellt. Typischer Unterschied für die Farben ist der Kegelwinkel an der scharfen Seite des konzentrierten Lichts (2 mal 42° für Rot; 2 mal 40,2° für Blau). Die Darstellung ist ein Schnitt durch die Mitte des kugelförmigen Tropfens. Um die Mittenachse besteht [[Rotationssymmetrie]] für das den Tropfen passierende Licht. |
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<div style="clear:left;"></div> |
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=== {{Anker|Z-Winkel|Reflexion}}Farbige Strahlen aus vielen Regentropfen werden als Regenbogen gesehen === |
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Bei Tröpfchengrößen unter 50 [[Mikrometer|Mikrometern]] überlagern sich die Farben derart, dass der Regenbogen nur noch weiß erscheint. Diese spezielle Form wird als [[Nebelbogen]] bezeichnet. |
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[[Datei:Regbog42°.svg|mini|Winkelbeziehungen zwischen Beobachter, Regentropfen und Sonne]] |
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[[Datei:RegbogRotBlau.svg|links|mini|Die Strahlen vieler Tropfen erreichen das Auge – unten der Hauptregenbogen, darüber der Nebenregenbogen]] |
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Die [[#Z-Winkel|Abbildung rechts]] zeigt die Winkelbeziehungen zwischen Beobachter, Regentropfen und Sonne. Da der in den Tropfen eintretende und der den Beobachter passierende Sonnenstrahl parallel sind, schneidet ein Strahl zwischen Regenbogen und Beobachter beide Sonnenstrahlen unter gleichen [[Winkel#Wechselwinkel oder Z-Winkel|Wechselwinkeln]]. Im Bild sieht der Beobachter einen aus einem Tropfen austretenden roten Strahl (Wechselwinkel 42°). Um die Linie zwischen Beobachter und Sonnen-Gegenpunkt besteht bezüglich Licht aus weiteren Regentropfen Rotationssymmetrie. Die ihn aus vielen Tropfen erreichenden Lichtstrahlen befinden sich auf einem Kegelmantel mit gleichem [[Öffnungswinkel]] wie der Öffnungswinkel der Kegelmantel-[[Lichtführung#Lichtarten und Qualitäten|Spots]] der Regentropfen. |
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Eine weitere Sonderform bilden die [[Taubogen|Taubögen]], die viel schwerer und seltener zu beobachten sind als ein gewöhnlicher Regenbogen. Es gibt jedoch auch einen [[Mondregenbogen]], das heißt einen Regenbogen bei Nacht, der das [[Mondlicht]] als Grundlage hat. Dieser ist ebenfalls wesentlich seltener als ein gewöhnlicher Regenbogen und erscheint aufgrund der Lichtschwäche zudem weiß. Besondere Erscheinungsformen bilden die sehr seltenen [[Gespaltener Regenbogen|Gespaltenen Regenbögen]] und [[Spiegelbogen|Spiegelbögen]]. Auch gibt es bisher noch nicht erklärbare Regenbogenphänomene, wie zum Beispiel sich kreuzende Regenbögen. |
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In der [[#Reflexion|Abbildung links]] sind im unteren Teil zwei am Hauptregenbogen beteiligte Regentropfen markiert (einmalige innerer Reflexion; die markierten Tropfen darüber betreffen den Nebenregenbogen, siehe folgenden Abschnitt). Vom Licht aus dem blauen Kegelmantel-Spot (unterer Tropfen) und aus dem roten Kegelmantel-Spot (Tropfen darüber) erreichen kleine Ausschnitte den Beobachter. Die Wassertropfen sind übertrieben groß gezeichnet. In Realität wird jede Lichtfarbe aus vielen kleinen eng beieinander und hintereinander liegenden Tropfen und von nahezu unendlich vielen auf einem kreisförmigen Band liegenden Tropfen gesehen. Die Helligkeit ist beschränkt, weil trotz Lichtkonzentration in Kegelmänteln nur kleine Ausschnitte von ihnen gesehen werden. |
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=== Scheinbare Entfernung des Regenbogens === |
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Die Vorstellung, dass gemäß [[#amTropfen|Abbildung links oben]] eigentlich Blau die oberste Farbe im Hauptbogen sein müsste, ist irrig. Da Blau auf einem spitzeren Kegelmantel-Spot austritt, sind die Tropfen, die für einen Beobachter das Blau liefern, dem Zentrum des Regenbogens näher. |
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Der Regenbogen wird von beiden Augen des Beobachters stets unter demselben Beobachtungswinkel (dem ''Regenbogenwinkel'') gesehen. Vom [[Stereoskopisches Sehen|stereoskopischen (räumlichen) Sehen]] wird er deshalb als ein Objekt in ''unendlicher Entfernung'' interpretiert. Diese Täuschung wirkt insbesondere dann irritierend, wenn sich "hinter" einem "nahen" Regenbogen (beispielsweise im Sprühnebel eines Gartenschlauches) noch Objekte im [[Gesichtsfeld]] befinden, deren Entfernung aufgrund des stereoskopischen Sehens als ''kleiner als unendlich'' eingeschätzt werden können. Ebenso irritierend wirkt die Tatsache, dass sich der Regenbogen mit dem Beobachter mitbewegt: man kann deshalb bekanntlich nie zum ''Ende des Regenbogens'' gelangen. |
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{{Anker|Melb}} |
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Die Auffächerung des Hauptregenbogens durch Dispersion beträgt zwischen Rot und Blau etwa 1,8°. Wegen der räumlichen Ausdehnung der Sonne von etwa 0,5° beträgt die Breite jeder Farbe ebenfalls etwa 0,5°. Diese Unschärfe liegt deutlich unter der Auffächerung, weshalb der Beobachter noch eine relativ reine rote äußere Farbe sieht. Die anderen Farben sind durch Mischung weniger gesättigt beziehungsweise rein. Die Addition der endlichen Sonnenausdehnung und der Auffächerung ergibt die Gesamtbreite des Hauptregenbogens von etwa 2,2°. Bei einer Entfernung des Regenschauers von 1 km sind Regentropfen über eine radiale Strecke von etwa 35 m am Regenbogen beteiligt. |
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{{Anker|Standort}} |
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[[Datei:Regenbogen-Aussichtsturm.jpg|mini|links|Steht die Sonne höher als 42°, ist der Hauptregenbogen nur von einem erhöhten Standort aus und tiefer als der Horizont liegend sichtbar: vom [[Altenbergturm]] um die Mittagszeit sichtbarer Regenbogen]] |
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[[Datei:Circular rainbow.jpg|mini|Vollkreis-Regenbogen, während eines Fallschirmsprungs um die Mittagszeit aufgenommen]] |
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Von der Erdoberfläche aus gesehen kann der Regenbogen im Maximum nur ein Halbkreis sein. Er tritt bei im Horizont stehender Sonne auf. Der Mittelpunkt des Halbkreises befindet sich auf dem Gegen-Horizont. Bei höher stehender Sonne wird der Regenbogen kleiner. Da sich jetzt sein Mittelpunkt unter dem Horizont befindet, wird der Scheitel zum Orientierungspunkt. Wenn die Sonne höher als 42° steht, liegt auch der Scheitelpunkt des Bogens unter dem Horizont und kann so nur noch von einem erhöhten Beobachtungsort aus gesehen werden, zum Beispiel beim Blick von der Spitze eines Berges oder Turmes auf eine tiefer liegende Regenwand (siehe [[#Standort|Bild links]]). |
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Ein zum Kreis geschlossener Regenbogen kann i. A. nur von einem Flugzeug oder einem Ballon aus gesehen werden (siehe [[#Melb|Bild rechts]]), denn die Strahlen aus bodennahen Tropfen (tiefster Punkt eines geschl. Regenbogens) verlaufen schräg nach oben (je weiter die Regenwand entfernt ist, umso höher muss sich der Beobachter befinden). |
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<div style="clear:left;"></div> |
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== Nebenregenbögen und Sonderformen == |
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=== Nebenregenbogen === |
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{{Anker|WegUnd}} |
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[[Datei:RainbowFormation DropletSecondary.jpg|mini|links|Weg und Farbzerlegung eines Sonnenstrahls im Regentropfen, zweimalige innere Reflexion]] |
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{{Anker|StrGänge}} |
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[[Datei:Regbog2refl.svg|mini|Strahlengänge für rotes Licht in einem Wassertropfen mit zwei inneren Reflexionen. Gezeichnet sind nur die in die untere Tropfenhälfte einfallenden Strahlen, die Situation für die andere Hälfte ist spiegelsymmetrisch.]] |
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Bisher wurden Sonnenstrahlen betrachtet, die einmal im Inneren der Regentropfen reflektiert werden. Der oberhalb des Hauptbogens sichtbare Nebenregenbogen entsteht aus dem kleineren Lichtanteil, der erst nach zwei inneren Reflexionen die Tropfen verlässt. Er ist entsprechend schwächer als der Hauptregenbogen. Eine weitere Schwächung entsteht durch die größere Auffächerung des Lichtstrahls in farbige Teilstrahlen infolge flacheren Ein- und Austritts am Tropfenrand (siehe [[#WegUnd|Abbildung links]]). Der Nebenregenbogen kann daher nur bei günstigen Lichtverhältnissen beobachtet werden. |
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{{Anker|Z}} |
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[[Datei:Regbog51°.svg|mini|Nebenregenbogen: Winkelbeziehungen zwischen Beobachter, Regentropfen und Sonne]] |
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Das nach zweimaliger innerer Reflexion austretende Licht ist im Gegensatz zu einmaliger Reflexion in einem zum Sonnengegenpunkt gerichteten Kegelmantel-Spot konzentriert. Der doppelte Kegelwinkel ist aber größer als 180° (der Kegelmantel ähnelt einem vom Wind umgestülpten Regenschirm), sodass Spot-Licht auch rückwärts zum Beobachter fällt. Die halben Kegelwinkel sind 129° (51° von rückwärts gesehen) für rotes Licht (siehe [[#StrGänge|Abbildung rechts, oben]] und [[#Z|unten]]) und 126° (54°) für blaues Licht. Wegen der doppelten Reflexion im Tropfeninneren hat der Nebenregenbogen die umgekehrte Farbreihenfolge im Vergleich zum Hauptregenbogen (vergl. [[#WegUnd|Abbildung hier links]] mit [[#amTropfen|Abbildung oben links)]]. Der Nebenregenbogen ist innen rot und außen blau. |
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<div style="clear:left;"></div> |
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=== Alexanders dunkles Band === |
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[[Datei:Double-Rainbow.jpg|mini|Der zwischen Hauptregenbogen (unten) und Nebenregenbogen sichtbare Himmel erscheint stets dunkler (Alexanders dunkles Band)]] |
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Im [[#Alexanders dunkles Band|Bild rechts]] mit einem Haupt- und Nebenregenbogen fällt auf, dass der Himmel im Innern des Hauptbogens deutlich heller als außerhalb erscheint, und dass der Bereich zwischen Haupt- und Nebenregenbogen deutlich dunkler als seine Umgebung ist. Dieser Helligkeits[[kontrast]] entsteht, weil sich die Farben im Inneren der Kegelmantel-Spots überlagern und schließlich jenseits des blauen weißes Licht von den Regentropfen zum Beobachter reflektiert wird. Haupt- und Nebenregenbogen sind einander mit ihrer roten Seite zugekehrt. Hier fehlt das zusätzliche weiße Licht, wodurch der Raum zwischen ihnen dunkler erscheint. Dieses dunkle Band wird zu Ehren seines Entdeckers [[Alexander von Aphrodisias]] als ''Alexanders dunkles Band'' bezeichnet. Beim Nebenregenbogen enthalten die Kegelmantel-Spots im Inneren auch weniger Licht (vergleiche die [[#Nebenregenbogen|Abbildung oben rechts]] mit der [[#monochrom|Abbildung weiter oben]]), sodass die Aufhellung über ihm weniger stark als unter dem Hauptregenbogen ist. |
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=== {{Anker|Quartär|Tertiär}}Tertiäre und quartäre Regenbögen === |
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Nebenregenbögen höherer Ordnung, also mit mehr als zwei Reflexionen innerhalb eines Regentropfens, sind wegen der oben beschriebenen Abschwächung mit bloßem Auge nicht mehr erkennbar; sie wurden erstmals von [[Félix Billet]] (1808–1882) beschrieben, der auch die zugehörigen Winkelabstände vom Sonnengegenpunkt dafür berechnete.<ref>Felix Billet: ''[http://www.numdam.org/item?id=ASENS_1868_1_5__67_0 Mémoire sur les Dix-neuf premiers arcs-en-ciel de l’eau.]'' In: ''Annales scientifiques de l’École Normale Supérieure.'' Nr. 1/5, 1868, S. 67–109.</ref> Nachdem deren Existenz jedoch theoretisch begründet wurde, ist in jüngeren Jahren auch der Nachweis mit fotografischen Mitteln gelungen.<ref>''[http://www.sciencedaily.com/releases/2011/10/111005111001.htm Triple Rainbows Exist, Photo Evidence Shows.]'' Bei: ''ScienceDaily.com.'' 5. Oktober 2011.</ref><ref>{{Cite journal |last=Theusner |first=Michael |title=Photographic observation of a natural fourth-order rainbow |journal=Applied Optics |volume=50 |issue=28 |pages=F129–F133 |publisher=The Optical Society |date=2011-10-01 |url=http://www.opticsinfobase.org/ao/abstract.cfm?URI=ao-50-28-F129 |issn=1559-128X| doi=10.1364/AO.50.00F129 |accessdate=2011-10-06 |bibcode=2011ApOpt..50F.129T |pmid=22016236 |language=en}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Großmann |first=Michael |coauthors=Elmar Schmidt, Alexander Haußmann |title=Photographic evidence for the third-order rainbow |journal=Applied Optics |volume=50 |issue=28 |pages=F134–F141 |publisher=The Optical Society |date=2011-10-01 |url=http://www.opticsinfobase.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-50-28-F134 |issn=1559-128X| doi=10.1364/AO.50.00F134 |accessdate=2011-11-04 |bibcode=2011ApOpt..50F.134G |pmid=22016237 |language=en}}</ref> |
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Es handelt sich um den tertiären Regenbogen unter einem Winkel von etwa 40° gegen die Sonne und den quartären Regenbogen unter etwa 45°. Diese Bögen entstehen durch Licht, das drei- oder viermal innerhalb der Regentropfen reflektiert wurde. |
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=== Sonderformen === |
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[[Datei:Lunar Rainbow at Victoria Falls HP L2778e2-A-16-9 darktable.jpg|mini|Mondregenbogen an den Victoria Falls in Simbabwe, 2013]] |
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==== Mondregenbogen ==== |
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[[Mondregenbogen]] heißt ein Regenbogen bei Nacht, der das [[Mondlicht]] als Grundlage hat. Er ist naturgemäß wesentlich seltener als ein Regenbogen und erscheint dem Beobachter aufgrund seiner Lichtschwäche weiß. Zu sehen ist er, weil das menschliche Auge Helligkeitsunterschiede viel empfindlicher wahrnimmt als Farben (siehe [[Photopisches Sehen|Nachtsehen]]). Bei klarer Luft und ausgeprägtem Vollmond können die Regenbogenfarben sichtbar werden. Außerdem sieht man sie prinzipbedingt immer bei [[Fotografie|farbfotografischen]] Aufnahmen, wenn das Verfahren lichtempfindlich genug ist, sodass die Abbildung des Mondregenbogens gelingt. |
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[[Datei:Nebelbogen.jpg|mini|Nebelbogen]] |
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==== Nebelbogen ==== |
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Tropfen mit Durchmessern kleiner als 50 [[Meter#Mikrometer|Mikrometer]] sind für die Zerlegung des Sonnenlichtes in seine farbigen Bestandteile zu klein. Nebel besteht aus solch kleinen Wassertröpfchen, weshalb dieser weiß erscheinende Regenbogen [[Nebelbogen]] genannt wird. |
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[[Datei:Caumasee Rainbow.jpg|mini|Taubogen (rechts) mit seltenem Spiegeltaubogen (links) auf dem [[Caumasee]]]] |
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==== Taubogen ==== |
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Beim Taubogen findet die Lichtbrechung an Tautropfen statt, beispielsweise dem Tau auf einer Wiese<ref>''[http://www.meteoros.de/tau/tau.htm Taubogen.]'' Bei: ''meteoros.de.''</ref> oder an Spinnweben, selten dem Tau an kleinen auf einem See schwimmenden Partikeln. Der Taubogen erscheint aber dem Beobachter nicht als Kreis, sondern elliptisch oder hyperbelförmig, je nach Sonnenstand und Neigung der Ebene, in der sich die Tautropfen befinden. Der Effekt ergibt sich dadurch, dass sich der 42-Grad-Kegel des zurückgeworfenen Lichts an der Oberfläche des Bodens in einer Hyperbel oder Ellipse schneidet. Durch den schräg verlaufenden Kegelschnitt ergibt sich die Vorstellung, die Lichterscheinung erstrecke sich in horizontaler Ebene, was nur scheinbar richtig ist. Tatsächlich ist der Bogen im Auge des Betrachters immer in einem 42-Grad-Winkel vom Sonnengegenpunkt entfernt.<ref>Marcel Minnaert: ''Licht und Farbe in der Natur.'' Birkhäuser Verlag, Basel/ Boston/ Berlin 1992, S. 257.</ref> |
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[[Datei:ReflectionRainbow.jpg|mini|hochkant=0.7|left|Spiegelbogen oberhalb des Hauptbogens]] |
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==== Spiegelregenbogen ==== |
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Wenn das Sonnenlicht an einer Wasserfläche gespiegelt wird, bevor es auf die Regentropfen trifft, kann ein zweiter Bogen entstehen, der am Horizont mit dem Hauptbogen zusammentrifft, weiter oben aber wie ein zweiter, den Hauptbogen kreuzender Bogen erscheint.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.wfs.be.schule.de/PotW/00_43/PotW.html |text=''Kreuzende Regenbögen.'' |wayback=20081107220705}}. [[Wilhelm-Foerster-Sternwarte]] Berlin, Bild der Woche, Oktober 2000.</ref><ref>''[http://www.meteoros.de/spiegel/spiegel.htm Der Regenbogen des gespiegelten Sonnenlichts.]'' Fachgruppe „Atmosphärische Erscheinungen“ der Vereinigung der Sternfreunde e. V.</ref> Darüber hinaus gibt es Beobachtungen von seitlich versetzten, sich überschneidenden Regenbögen, deren Entstehung bislang unklar ist.<ref>''{{Webarchiv|url=http://www.meteoros.de/rainbow/regen-unbe.htm |wayback=20070310051200 |text=Ungeklärte Regenbogenerscheinungen. |archiv-bot=2024-04-24 02:42:59 InternetArchiveBot }}'' Fachgruppe „Atmosphärische Erscheinungen“ der Vereinigung der Sternfreunde e. V.</ref> |
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==== Zwillingsregenbogen ==== |
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Die sehr seltenen ''gespaltenen Regenbögen'' oder ''Zwillingsregenbögen'' sind Hauptregenbögen (einmalige Reflexion in den Wassertropfen), die von Wassertropfen zweier verschiedener Größen erzeugt werden. Sie haben folglich beide die gleiche Farbfolge und liegen näher zusammen als Haupt- und Nebenregenbogen. In sehr seltenen Fällen kann zu jedem der Zwillingsregenbögen auch ein Nebenregenbogen (zweimalige Reflexion in den Wassertropfen, umgekehrte Farbfolge) existieren. |
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Zwillingsregenbögen entstehen, wenn zwei Regenschauer aus verschieden großen Wassertropfen sich vereinen. Die größeren werden beim Fallen durch den größeren Luftwiderstand stärker abgeflacht und reflektieren und brechen das Licht leicht anders, was zu einem etwas anderem Regenbogen führt.<ref>''[http://www.atoptics.co.uk/rainbows/twin1.htm Atmospheric Optics: Twinned rainbows.]''</ref><ref>''[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/08/120806151415.htm Researchers unlock secret of the rare ‘twinned rainbow’.]'' Bei: ''ScienceDaily.com.'' 6. August 2012.</ref><ref>Iman Sadeghi u. a.: {{Webarchiv |url=http://zurich.disneyresearch.com/~wjarosz/publications/sadeghi11physically.html |text=''Physically-based simulation of rainbows.'' |wayback=20131004213219}}. (Februar 2012), [[Association for Computing Machinery|ACM]], Transactions on Graphics, 31 (1): 3.1–3.12.</ref> |
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== Interferenz, Tropfengröße und Polarisation == |
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=== Interferenzbögen === |
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[[Datei:Supernumerary-rainbows-jb.jpg|mini|links|alternativtext=|[[High Dynamic Range Image|HDR-Bild]] eines Hauptregenbogens mit überzähligen Bögen]] |
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[[Datei:Rainbow light waves de.jpg|mini|[[Interferenz (Physik)|Interferenz]] bei Lichtaustritt am Regentropfen; schematisch: Haupt- und ''überzählige'' Bögen auseinandergezogen]] |
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Beim Austritt des Lichtes aus den Tropfen fallen nicht nur Strahlen unterschiedlicher Farbe zusammen, wobei durch additive Mischung die Farbreinheit des Regenbogens geschwächt wird. Es fallen auch Strahlen derselben Wellenlänge zusammen, die durch unterschiedlich lange Laufwege im Tropfen gegenseitig [[Phasenverschiebung|phasenverschoben]] sind. Bei ihrer Überlagerung findet [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] statt, sie löschen sich gegenseitig aus oder verstärken sich. Die für Interferenzerscheinungen typischen Muster begleiten vor allem den Hauptregenbogen an dessen blauer Seite als helle gegenüber dunklen abgesetzte Streifen, die als Interferenz- oder ''überzählige Bögen'' bezeichnet werden. |
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Der Unterschied zwischen den Laufwegen ist eine Funktion der Tropfengröße. Überzählige Regenbögen treten erst bei Regentropfen in Erscheinung, deren Durchmesser kleiner als ein halber Millimeter ist. |
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<div style="clear:left;"></div> |
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=== Einfluss der Tropfengröße und der Tropfenform === |
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Die Tropfengröße und die Tropfenform haben generell Einfluss auf die farbliche Erscheinung des Regenbogens. |
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Häufig sind die Enden des Bogens besonders hell. Dieser Effekt wird ebenfalls durch Interferenz verursacht, die außer von der Tropfengröße auch von Abweichungen von der Kugelform abhängt. Generell lässt sich feststellen, dass große Tropfen mit Durchmessern von mehreren Millimetern besonders helle Regenbögen mit wohldefinierten Farben erzeugen. Bei Größen von weniger als 1,5 mm wird zunächst die Rotfärbung immer schwächer. Sehr kleine Tropfen, wie beispielsweise in [[Nebel]]schwaden, in denen der Durchmesser oft nur etwa ein Hundertstel Millimeter beträgt, liefern nur noch verwaschene Farben.<ref>Beverly T. Lynds: ''[http://eo.ucar.edu/rainbows/ About Rainbows.]''</ref> |
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=== Polarisation === |
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Das von einem Regenbogen reflektierte Licht hat einen sehr hohen [[Polarisationsgrad]]. Mit Hilfe eines [[Polarisationsfilter]]s kann ein Regenbogen, je nach Drehwinkel des Filters vor dem Beobachterauge oder der Kamera, entweder weitgehend gelöscht oder im Kontrast gesteigert werden. |
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== Andere dispersionsbedingte Himmelserscheinungen == |
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[[Datei:Zirkum.JPG|mini|Zirkumzenitalbogen]] |
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Der optische Effekt der Dispersion des Sonnenlichts lässt sich auch bei anderen optischen Phänomenen als dem Regenbogen beobachten. Bekannt sind vor allem die [[Halo (Lichteffekt)|Haloerscheinungen]]. |
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* Ein [[Halo (Lichteffekt)|22°-Halo]] bildet einen kreisrunden Kranz um die Sonne, ein Regenbogen jedoch meist nur einen Bogen mit der Sonne im Rücken. Besondere Haloerscheinungen sind: |
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** [[Zirkumzenitalbogen|Zirkumzenitalbögen]] bilden nur sehr kleine Ausschnitte aus einem konkaven, also nach oben gewölbten Bogen. |
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** [[Zirkumhorizontalbogen|Zirkumhorizontalbögen]] entstehen, wenn die Sonne in einem Winkel von mindestens 57,8° über dem Horizont steht und sich in sehr hoch schwebenden sechseckigen Eiskristallen bricht. |
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* [[Nebensonne]]n sind ein weiteres Halophänomen, sie stehen neben der Sonne waagerecht vom Beobachter aus. Sie sind klein und haben keine Bogenform. |
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Einige Erscheinungen sind anders als beim Regenbogen durch [[Beugung (Physik)|Beugung]] des Sonnenlichtes verursacht. |
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* [[Glorie]]n treten meist nur auf, wenn man von oben auf eine [[Wolke]] blickt. Sie sind vergleichsweise klein und kreisförmig, sind definitionsgemäß keine Regenbögen, die in diesem Falle viel größer und geschlossen wären. |
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* [[Irisierende Wolke]]n besitzen zwar mitunter die Farbgebung eines Regenbogens, bilden jedoch keinen Bogen. |
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== Vorkommen == |
== Vorkommen == |
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[[Datei:Bad nauheim p 003.jpg|mini|Regenbogen an einer Fontäne]] |
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[[Datei:Waves in pacifica 3.jpg|mini|Regenbogen-Fragment auf Wellenkamm]] |
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Natürliche Regenbögen entstehen meist dann, wenn nach einem [[Regen]]schauer der [[Himmel (planetär)|Himmel]] schnell aufklart und die tief stehende Sonne das abziehende [[Niederschlag]]sgebiet beleuchtet. In [[Gemäßigte Zone|gemäßigten Klimazonen]] mit einer [[Westwindzone|westlichen Vorzugswindrichtung]] wie in [[Mitteleuropa]] sind diese Bedingungen häufig am späten Nachmittag im Anschluss an ein [[Wärmegewitter]] erfüllt. Zu diesen kommt es meist bei [[Kaltfront]]aufzügen, wobei am Vormittag im Mittel weniger Regen fällt als am Nachmittag, was dann auch zur höheren Wahrscheinlichkeit führt, auf einen Regenbogen zu treffen. |
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Im Sommer ist um die Mittagszeit herum kein Regenbogen zu beobachten, da die Sonne hierfür zu hoch steht. Im Winter besteht aber auch zu diesem Zeitpunkt die Möglichkeit, einen flachen Regenbogen zu erkennen. Unabhängig davon kann ein Regenbogen recht häufig in einem [[Sprühnebel]] beobachtet werden, vor allem bei [[Springbrunnen]], [[Sprinkler (Beregnung)|Sprinklern]] und [[Wasserfall|Wasserfällen]]. Da solche Regenbögen nicht auf ein Niederschlagsereignis angewiesen sind, beobachtet man sie viel einfacher und häufiger. Bei entsprechendem Sonnenstand ist die Beobachtung von Regenbogenfragmenten auch in der Gischt von größeren Wellen möglich. |
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[[Image:TakakkawFalls2.jpg|thumb|Regenbogen am Takakkaw-Wasserfall in Kanada]] |
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Natürliche Regenbögen entstehen meist dann, wenn nach einem [[Regen]]schauer der [[Himmel (planetär)|Himmel]] schnell aufklart und die tiefstehende Sonne das abziehende [[Niederschlag]]sgebiet beleuchtet. Demzufolge werden Regenbögen entweder vormittags im [[Westen]] oder gegen Abend im [[Osten]] beobachtet. In [[Gemäßigte Zone|gemäßigten Klimazonen]] mit einer [[Westwindzone|westlichen Vorzugswindrichtung]] wie in [[Mitteleuropa]] sind diese Bedingungen häufig am späten Nachmittag im Anschluss an ein [[Wärmegewitter]] erfüllt. Zu diesen kommt es meist bei [[Kaltfront]]aufzügen, wobei am Vormittag im Mittel weniger Regen fällt als am Nachmittag, was auch die dann höhere Wahrscheinlichkeit bedingt auf einen Regenbogen zu treffen. Im Sommer ist um die Mittagszeit herum kein Regenbogen zu beobachten, da die Sonne hierfür zu hoch steht. Im Winter besteht aber auch hier die Möglichkeit zumindest einen flachen Regenbogen anzutreffen. Unabhängig davon kann ein Regenbogen recht häufig in einem [[Sprühnebel]] beobachtet werden, vor allem bei [[Springbrunnen]], [[Sprinkler (Beregnung)|Sprinklern]] und [[Wasserfall|Wasserfällen]]. Da Regenbögen hier nicht auf ein Niederschlagsereignis angewiesen sind, kann man sie auch viel einfacher und regelmäßiger vorfinden. Um den Scheitelpunkt des Regenbogens zu finden, muss man dabei seinen Blick in Richtung des eigenen Schattens richten. |
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Bei Wetter ohne bewölkten Himmel mit strahlendem Sonnenlicht kann der „Regenbogen“ so selbst erzeugt werden. Ein solcher künstlicher Regenbogen beruht auf den gleichen beschriebenen physikalischen Prinzipien. Der einzige Unterschied mag die Größe der Reflexionsfläche sein. Um den Scheitelpunkt des Regenbogens zu finden, muss man dabei seinen Blick in Richtung des eigenen Schattens richten. |
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== Abgrenzung zu anderen Phänomenen == |
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[[Bild:Zirkum.JPG|thumb|Zirkumzenitalbogen am 10.Juli 2005]] |
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Der optische Effekt der Dispersion des Sonnenlichts lässt sich auch bei anderen Phäomonen beobachten, die jedoch nicht mit einem Regenbogen verwechselt werden sollten. Eine [[Halo (Lichteffekt)|22°-Halo]] bildet einen kreisrunden Kranz um die Sonne, ein Regenbogen jedoch meist nur einen Bogen mit der Sonne im Rücken. [[Nebensonne]]n als ein weiteres Halophänomen stehen waagerecht zum Beobachter neben der Sonne. Sie sind recht klein und haben keine Bogenform. [[Glorie]]n treten meist nur auf, wenn man von oben auf eine Wolke blickt. Sie sind vergleichsweise klein und kreisförmig und sollten nicht mit einem viel größeren geschlossenen Regenbogen verwechselt werden. [[Zirkumzenitalbogen|Zirkumzenitalbögen]] bilden nur sehr kleine Ausschnitte und dies aus einem konkaven, also nach oben gewölbten Bogen. [[Irisierende Wolke|Irisierenden Wolken]] besitzen zwar mitunter die Fargebung eines Regenbogens, jedoch keinen Bogen. |
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== Entfernung und Ort des Regenbogens == |
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== Chronologie der theoretischen Erklärungsmodelle == |
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Der Regenbogen ist ein vielfaches Spiegelbild der Sonne, erzeugt von einem aus einer Unzahl von Wassertropfen bestehenden Spiegel. Diese Tatsache ist aber nicht „sonnenklar“, da das Original Sonne nicht wirklichkeitsnahe als kleine Scheibe (Sichtwinkel ≈ ½° für ihren Durchmesser), sondern als relativ großer Ring (Hauptregenbogen: Sichtwinkel ≈ 42° für seinen Durchmesser) abgebildet wird. Deshalb fragen wir uns, in welcher Distanz sich der Regenbogen vor dem landschaftlichen Hintergrund befindet, und wundern uns, dass er mit uns zur Seite „mitläuft“ und sich vor dem Hintergrund bewegt. Ein gleichzeitiger Blick in einen üblichen ebenen Spiegel (z. B. eine breite Fensterfront) kann das Wunder erklären: Der Regenbogen ist gleich riesig weit von uns entfernt wie die Sonne (er bzw. das Bild der Sonne in einem ebenen Spiegel sind dem Hintergrund überlagert, denn der Tropfen-Spiegel bzw. die Fensterscheibe sind halbdurchlässig), und er ist immer in gleicher Himmelsrichtung zu sehen (egal welchen Ort wir quer zum Regenbogen bzw. zur aus der entgegengesetzten Himmelsrichtung scheinenden Sonne einnehmen). |
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Von den Wassertropfen wird ein Sonnenstrahl nicht nur gebrochen, sondern auch reflektiert (an der Rückseite). Die zu uns kommenden Strahlen sind nicht untereinander parallel, denn sie stammen aus denjenigen Tropfen, die mit dem Sonnengegenpunkt den ''Regenbogenwinkel'' bilden. Somit sehen wir die Sonne nicht als kleine Scheibe, sondern als ziemlich großen, aber schmalen Ring. Dieser ist in nochmals schmälere, verschiedenfarbige Ringe unterteilt, weil die Farbanteile des Sonnenlicht beim Eintritt in die und beim Austritt aus den Tropfen unterschiedlich gebrochen werden. |
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Der Regenbogen beflügelt nicht nur die Fantasie des Menschens, die verschiedenen Erklärungsversuche haben auch den Erkenntnisprozess in der [[Physik]] und dort speziell in der [[Optik]] wesentlich vorangetrieben. |
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== Chronologie der physikalischen Erklärung == |
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Die physikalische Erklärung der Entstehung des Regenbogens, wie sie oben skizziert wurde, geht im Wesentlichen auf eine von [[René Descartes]] im Rahmen seiner ''Essais Philosophiques'' 1637 veröffentlichte Abhandlung zurück. |
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Der Regenbogen beflügelt nicht nur die Fantasie des Menschen, verschiedene Erklärungsversuche haben auch den Erkenntnisprozess in der [[Physik]] und dort speziell in der [[Optik]] wesentlich vorangetrieben. |
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Er griff darin die bereits um 1300 von [[Theodorich von Freiberg]] entwickelte Idee auf, wonach ein Regenbogen durch die [[Brechung (Physik)|Brechung]] von Sonnenstrahlen innerhalb einzelner Tröpfchen erklärbar sein muss. |
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[[Datei:Descartes Rainbow.png|mini|Zeichnung von Descartes zur Erklärung der Regenbogenentstehung]] |
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Descartes beschrieb den korrekten Strahlengang und formulierte die Maximumsbedingung unter Verwendung des zuvor von [[Willebrord Snell]] entdeckten [[Snelliussches Brechungsgesetz|Brechungsgesetz]]es. |
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Die oben angeführte physikalische Erklärung des Regenbogens beruht in ihrem grundlegenden [[Strahlenoptik|strahlenoptischen]] Teil auf 1637 veröffentlichten Arbeiten von [[René Descartes]]. Sie sind unter der Überschrift ''DE L’ARC-EN-CIEL'' im Anhang ''Les Météores'' seiner philosophischen Schrift ''[[Discours de la méthode]]'' beschrieben.<ref>UQAC: [http://classiques.uqac.ca/classiques/Descartes/meteores/meteores.html René DESCARTES: ''Les Météores.'']</ref><ref>Claus Zittel (Herausgeber, Übersetzer und Kommentator): ''René Descartes – Les Météores / Die Meteore.'' Zeitsprünge, Band 10, Heft 1/2, Klostermann, Frankfurt 2006.</ref> Er griff darin die bereits um 1300 von [[Dietrich von Freiberg]] in seinem Werk ''De iride et de radialibus impressionibus'' entwickelte Idee auf, wonach ein Regenbogen durch die [[Brechung (Physik)|Brechung]] und [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] von Sonnenstrahlen innerhalb einzelner Tröpfchen erklärt werden kann. Seine „mysteriöse“ Erklärung der Regenbogenfarben war unzutreffend. Er wandte das kurz vorher von [[Willebrord Snell]] entdeckte [[Snelliussches Brechungsgesetz|Brechungsgesetz]] an, ohne die [[Dispersion (Physik)|Dispersion]] (die wellenlängenabhängige Brechung des Lichts) zu kennen. |
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Er versuchte sich auch an einer Herleitung des Snellius'schen Gesetzes, die aber – wie viele seiner naturwissenschaftlichen Beiträge – im Ergebnis richtig, im Vorgehen jedoch grundlegend falsch war. |
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Der korrekte Beweis wurde kurze Zeit später sowohl von [[Christiaan Huygens]] als auch von [[Pierre de Fermat]] nachgeliefert. |
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Hingegen brachte erst [[Isaac Newton]]s Theorie des Lichtes von 1704 die Dispersion ins Spiel und machte so die Farbenpracht verständlich. |
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<!-- Quelle: [1] --> |
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Aus dem Jahre 1700 stammt eine den Regenbogen betreffende Arbeit von [[Edmond Halley]],<ref>Edm. Halley: ''De Iride, Sive de Arcu Caelesti, Differtatio Geometrica, qua Methodo Directa Iridis Ntriusq; Diameter, Data Ratione Refractionis, Obtinetur: Cum Solutione Inversi Problematis, Sive Inventione Rationis Istius ex Data Arcus Diametro. Per Edm. Halley Reg. Soc. Soc.'' In: ''Philosophical Transactions of the Royal Society of London.'' 22, 1700, S. 714–725, [[doi:10.1098/rstl.1700.0058]].</ref> und 1704 brachte [[Isaac Newton]]s Theorie des Lichtes die Dispersion ins Spiel und machte so die Farbenpracht verständlich.<ref name="calvert">J. B. Calvert: {{Webarchiv |url=http://www.du.edu/~jcalvert/astro/bow.htm |text=''The Rainbow.'' |wayback=20061006201033}}.</ref> |
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War es zu Newtons Zeiten noch Thema kontroverser Diskussionen, ob [[Licht]] nun [[Korpuskeltheorie|korpuskularen]] oder [[Wellentheorie des Lichts|wellenartigen]] Charakter besitze, so war auch hier der Regenbogen ein wichtiger Ideengeber. |
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Das Rätsel der überzähligen Bögen veranlasste 1801 [[Thomas Young]] zur Durchführung seines berühmten [[Doppelspaltexperiment]]es. |
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Er wies damit die Wellennatur des Lichtes nach und konnte im Gegenzug 1804 das Geheimnis durch die Betrachtung von [[Interferenz (Physik)|Interferenz]]erscheinungen lüften. |
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<!-- Quelle: [3], [2] --> |
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War es zu Newtons Zeiten noch Thema kontroverser Diskussionen, ob [[Licht]] nun [[Korpuskeltheorie|korpuskularen]] oder [[Wellentheorie des Lichts|wellenartigen]] Charakter besitze, so war auch hier der Regenbogen ein wichtiger Ideengeber. Das Rätsel der überzähligen Bögen veranlasste 1801 [[Thomas Young]] zur Durchführung seines berühmten [[Doppelspaltexperiment]]es. Er wies damit die Wellennatur des Lichtes nach und konnte anschließend das Rätsel durch die Betrachtung von [[Interferenz (Physik)|Interferenzerscheinungen]] lösen (1804).<ref>Beverly T. Lynds: [http://eo.ucar.edu/rainbows/ ''About Rainbows.'']</ref><ref>Mikolaj Sawicki, Pawel Sawicki: {{Webarchiv|url=http://www.jalc.edu/mikolajsawicki/rainbows.htm |wayback=20160531201500 |text=''Supernumerary Rainbows.'' |archiv-bot=2024-04-24 02:42:59 InternetArchiveBot }}</ref> |
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Youngs Theorie wurde 1849 von [[George Biddell Airy]] weiter verfeinert. |
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Er erklärte die Abhängigkeit des exakten Farbverlaufs von der Tröpfchengröße. |
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Die eigens entwickelten mathematischen Verfahren spielen im Rahmen der [[WKB-Näherung]] noch heute eine wichtige Rolle für die moderne [[Quantenmechanik]]. |
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<!-- Quelle: [1] --> |
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Youngs Theorie wurde 1849 von [[George Biddell Airy]] weiter verfeinert. Er erklärte die Abhängigkeit des exakten Farbverlaufs von der Tröpfchengröße. Die eigens entwickelten mathematischen Verfahren spielen im Rahmen der [[WKB-Näherung]] noch heute eine wichtige Rolle für die moderne [[Quantenmechanik]].<ref name="calvert" /> |
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Moderne physikalische Beschreibungen des Regenbogens und ähnlich gearteter Probleme basieren im Wesentlichen auf der von [[Gustav Mie]] 1908 entwickelten und nach ihm benannten Theorie der [[Mie-Streuung]]. |
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Moderne physikalische Beschreibungen des Regenbogens und ähnlich gearteter Probleme basieren im Wesentlichen auf der von [[Gustav Mie]] 1908 entwickelten und als [[Mie-Streuung]] nach ihm benannten Theorie.<ref>H. Moysés Nussenzveig: ''The theory of the rainbow.'' Scientific American, Bd. 236, Nr. 4, S. 116–127 (April 1977).</ref> |
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<!-- Quellen --------------------------------------- |
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[1] J. B. Calvert, The Rainbow, http://www.du.edu/~jcalvert/astro/bow.htm |
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Im Schulunterricht kann seit den 1980er Jahren zur Veranschaulichung des Regenbogens und der Auswirkung der Beobachtungssposition ein [[Glasperlenbogen]] verwendet werden, bei dem auf einer schwarzen Oberfläche aufgebrachtes [[Sandstrahlen#Wirkung von Strahlmitteln|Glasperlen-Strahlmittel]] die Lichtbrechung übernimmt. |
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[2] Beverly T. Lynds, About Rainbows, http://eo.ucar.edu/rainbows/ |
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[3] Mikolaj and Pawel Sawicki, Supernumerary Rainbows, http://www.jal.cc.il.us/~mikolajsawicki/rainbows.htm |
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[4] H. Moysés Nussenzveig, The theory of the rainbow, Scientific American, vol. 236, No. 4, p. 116-127 (April 1977) |
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== Anwendung in der optischen Messtechnik == |
== Anwendung in der optischen Messtechnik == |
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{{Belege fehlen}}Der ''Regenbogenwinkel'' hängt – wie oben beschrieben – bei kugeligen Flüssigkeitströpfchen nicht von der Tropfengröße ab, sondern lediglich vom [[Brechungsindex]]. Diese wiederum ist bei einer bestimmten Wellenlänge eine temperaturabhängige [[Materialkonstante]] der tropfenbildenden Flüssigkeit. Deshalb kann durch Messung des Regenbogenwinkels, unter dem [[monochromatisch]]e [[Laser]]strahlung von einem Nebel reflektiert wird, die Temperaturverteilung innerhalb des Nebels berührungslos bestimmt werden, falls – wie in technischen Anlagen meist der Fall – bekannt ist, welche Flüssigkeit den Nebel bildet. |
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== Kulturelle Bedeutungen == |
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Der ''Regenbogenwinkel'' hängt - wie oben beschrieben - bei kugeligen Flüssigkeitströpfchen nicht von der Tropfengröße ab, sondern lediglich vom Brechungsindex. Dieser wiederum ist bei einer bestimmten Wellenlänge eine temperaturabhängige [[Materialkonstante]] der tropfenbildenden Flüssigkeit. |
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Als ein nicht alltägliches und beeindruckendes [[Naturschauspiel]] haben Regenbögen ihre Spuren in der [[Kulturgeschichte]] der [[Menschheit]] hinterlassen und sind zudem ein in unzähligen Kunstwerken dargestelltes Bildmotiv. Da der Regenbogen weltweit bekannt und mit zahlreichen positiven Attributen versehen ist, hat er auch immer wieder Einzug in die [[Symbolik]] gehalten. |
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=== Religion und Mythologie === |
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Deshalb kann durch Messung des Regenbogenwinkels, unter dem [[monochromatisch]]e [[Laser]]strahlung von einem Nebel reflektiert wird, die Temperaturverteilung innerhalb des Nebels berührungslos bestimmt werden, falls - wie in technischen Anlagen meist der Fall - bekannt ist, welche Flüssigkeit den Nebel bildet. |
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Der Regenbogen ist von jeher ein wichtiges Element zahlreicher [[Mythologie]]n und Religionen über alle Kulturen und Kontinente hinweg. Die Mythen sprechen ihm dabei oft die Rolle eines Mittlers oder einer Brücke zwischen Götter- und Menschenwelt zu. Mythologien ohne Regenbogen sind selten. Der Regenbogen als Mythos findet sich auch in den Erzählungen relativ isolierter Kulturen; daraus lässt sich schließen, dass dieser Mythos auf der Erde an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeiten eigenständig erdacht und überliefert worden ist. Es geht nicht allein auf den Verkehr und den Austausch unter den großen Kulturen der Menschheit zurück, wenn der Regenbogen-Mythos heute überall auf der Erde aufgefunden werden kann. |
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Die australischen [[Ureinwohner]], die [[Aborigines]], verehren in ihrer Schöpfungsgeschichte eine [[Regenbogenschlange]] als den Schöpfer der Welt und aller Lebewesen. |
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== Kulturelle Bedeutung == |
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Die [[griechische Mythologie]] sah ihn als Verbindungsweg, auf dem die Göttin [[Iris (Mythologie)|Iris]] zwischen Himmel und Erde reist. |
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Als ein nicht besonders häufiges und beeindruckendes [[Naturschauspiel]], haben Regenbögen ihre Spuren in der [[Kulturgeschichte]] der [[Menschheit]] hinterlassen und sind zudem ein in unzähligen Kunstwerken dargestelltes Bildmotiv. Da der Regenbogen weltweit bekannt, geschätzt und mit zahlreichen positiven Attributen versehen ist, hat er auch immer wieder Einzug in die Symbolik gehalten. |
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Nach der [[Irische Mythologie|irischen Mythologie]] hat der [[Leprechaun]] seinen Goldschatz am Ende des Regenbogens vergraben. Vergleichbar ist die [[osttimor]]esische Legende um einen [[Kussi]], einen steinernen Krug, voller Gold und Edelsteine. Der Ursprung dieser Goldschatz-Legenden hat einen archäologischen Hintergrund. Was heute Sondengänger freilegen, erledigte in früheren Jahrhunderten das Wetter. Folgt auf einen starken Regen Sonnenschein, glitzern vom Regenwasser aus dem Acker freigespülte historische Goldmünzen oder goldene Gegenstände auffällig im dunklen Boden. Dies gilt besonders, wenn die Sonne hinter dem Betrachter steht. Da diese Konstellation das Auge auch den von den Wassertropfen in der Luft reflektierten Regenbogen sehen lässt, schien für einen Bauern, der nach dem Regenguss seine Arbeit fortführte, der Goldfund auf dem nassen, dunklen Ackerboden vor ihm unter dem Regenbogen zu funkeln und aus diesem gefallen zu sein. Erzählungen über einen dem Regenbogen zu verdankenden Goldfund gab es wohl ebenso häufig wie heutige Sensationsmeldungen über Goldfunde. Eine schüsselartig geformte keltische Münze, die wegen ihrer halbkugeligen Form das Licht zum Betrachter reflektiert, trägt daher sogar den Namen [[Regenbogenschüsselchen]]. |
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=== Rolle in der Mythologie === |
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In der [[Germanische Mythologie|germanischen Mythologie]] war der Regenbogen die Brücke [[Bifröst (Mythologie)|Bifröst]], die [[Midgard]], die Welt der Menschen, und [[Asgard (Mythologie)|Asgard]], den Sitz der Götter, miteinander verband. Während des [[Ragnarök]], des Weltuntergangs der nordischen Mythologie, wird der Regenbogen zerstört. Regenbogen tauchen auch in der Schöpfungsgeschichte der [[Navajo (Volk)|Diné]] auf. Bei den [[Inka]] vertrat der Regenbogen die Erhabenheit der Sonne. Bei den Hawaiianern ist er der Sitz des höchsten Gottes [[Tiki (Mythologie)|Kāne]].<ref>[https://hilo.hawaii.edu/wehe/?q=haka+%CA%BBula+a+k%C4%81ne ''haka ʻula a Kāne.''] In: ''hilo.hawaii.edu,'' abgerufen am 15. Oktober 2021 (englisch).</ref> |
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Der Regenbogen ist von jeher ein wichtiges Element zahlreicher [[Mythologie|Mythologien]] und auch Religionen über alle Kulturen und Kontinente hinweg. Er nimmt dabei häufig die Rolle eines Mittlers bzw. einer Verbindung zwischen Götter- und Menschenwelt wahr. Dabei ist es wohl schwerer eine Mythologie zu finden, in der der Regenbogen keine Rolle spielt, als umgekehrt. Dies ist besonders dahingehend bemerkenswert, dass es zwischen vielen von ihnen keinerlei Kontakte gab und sie sich daher völlig eigenständig entwickelt haben müssen. |
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==== Babylonien ==== |
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Die australischen [[Ureinwohner]], die [[Aborigines]], verehren in ihrer [[Schöpfungsgeschichte]] eine [[Regenbogenschlange]] als den Schöpfer der Welt und aller Lebewesen. Die [[chinesische Mythologie]] deutete den Regenbogen als einen Riss im Himmel, der von der Göttin [[Nüwa]] mit farbigen Steinen versiegelt wurde. Die [[griechische Mythologie]] sah ihn als Verbindungsweg, auf dem die Göttin [[Iris (Mythologie)|Iris]] zwischen Himmel und Erde reist. Nach der [[irische Mythologie|irischen Mythologie]] hat der [[Leprechaun]] seinen Goldschatz am Ende des Regenbogens vergraben. In der [[germanischen Mythologie]] war er die Brücke [[Bifröst]], welche [[Midgard]], die Welt der Menschen, und [[Asgard (Mythologie)|Asgard]], den Sitz der Götter miteinander verband, und während der [[Ragnarök]] zerstört wurde. Regenbogen tauchen auch in der Schöpfungsgeschichte der [[Diné]] auf. Sie spielen eine Rolle bei der religiösen Initiation der [[Fang]], die wie auch in manch anderen Kulturen üblich ihren Kindern verbieten einen Regenbogen zu betrachten. Bei den [[Inka]] vertrat der Regenbogen die Erhabenheit der Sonne. |
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In der babylonischen Schöpfungsgeschichte [[Enuma Elisch]] („Als oben …“, im Folgenden Ee) wird davon erzählt, dass der Schöpfergott Marduk das Leben auf der Erde ermöglichte, indem er die Urflut, die Göttin Tiamat, tötete. Dieser Kampf geschah mit einem Bogen (Ee IV,35–40). Um das dauerhafte Bestehen der Schöpfung zu gewährleisten, nahm der höchste Gott, der Himmelsgott Anu, den Bogen Marduks und setzte ihn als „Bogenstern“ an den Himmel. Im babylonischen Mythos wird der Bogen vergöttlicht: Er darf in der Versammlung der Götter Platz nehmen und wird ewig erfolgreich sein (Ee VI,87–94). Der Bogen am Himmel ist in der altorientalischen Vorstellungswelt also ein kriegerisches Symbol für die göttliche Macht, Störungen auf der Erde zu bekämpfen und zu besiegen und so das Leben zu sichern. Assyrisches [[Rollsiegel]]: Eine Gottheit bekämpft mit dem Bogenstern eine dämonische Macht (1. Jahrtausend v. Chr.). |
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==== Judentum und Altes Testament ==== |
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[[Bild:Joseph Anton Koch 006.jpg|thumb|220px|[[Joseph Anton Koch]]: Noahs Dankopfer (um 1803)]] |
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[[Datei:Joseph Anton Koch 006.jpg|mini|''Noahs Dankopfer'' ([[Joseph Anton Koch]], um 1803)]] |
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Im [[Altes Testament|Alten Testament]] der [[Bibel]] ist der Regenbogen ein Zeichen des Bundes, den Gott mit [[Noach]] und den Menschen schloss. Der Regenbogen als Zeichen des Friedens zwischen Mensch und Gott nimmt damit eine altorientalische Tradition auf, nach der das Phänomen als abgesenkter, also nicht schussbereiter [[Bogen (Waffe)|Bogen]] Gottes interpretiert wurde: |
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Im [[Tanach]] {{Bibel|Gen|9||EU}} ist der Regenbogen ein Zeichen des [[Bund (Bibel)|Bundes]], den Gott mit [[Noach]], den Menschen und allen Tieren schloss. Laut biblischer Erzählung versprach [[Gott]] nach dem Ende der [[Sintflut]]: „Ich will hinfort nicht mehr die Erde verfluchen um der Menschen willen, denn das Dichten und Trachten des menschlichen Herzens ist böse von Jugend auf.“ {{Bibel|Gen|8|21}} Der Regenbogen als Zeichen des Friedens zwischen Mensch und Gott nimmt damit eine altorientalische Tradition auf, nach der das Phänomen als abgesenkter, also nicht schussbereiter [[Bogen (Waffe)|Bogen]] Gottes interpretiert wurde. Aufgrund dieser Stelle ist der Regenbogen im Judentum bis heute ein wichtiges religiöses Symbol. |
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{{Zitat |
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|Text=Und wenn es kommt, dass ich Wetterwolken über die Erde führe, so soll man meinen Bogen sehen in den Wolken. Alsdann will ich gedenken an meinen Bund zwischen mir und euch und allem lebendigen Getier unter allem Fleisch, dass hinfort keine Sintflut mehr komme, die alles Fleisch verderbe. |
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|Quelle={{B|Gen|9|14–15}}}} |
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==== Christentum und Neues Testament ==== |
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:''„Und wenn es kommt, dass ich Wetterwolken über die Erde führe, so soll man meinen Bogen sehen in den Wolken. Alsdann will ich gedenken an meinen Bund zwischen mir und euch und allem lebendigen Getier unter allem Fleisch, dass hinfort keine [[Sintflut]] mehr komme, die alles Fleisch verderbe.“'' (1. Mose 9, 14-15) |
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[[Datei:Relief von Christus als Weltenrichter an der Christuskirche Flensburg-Mürwik, Oktober 2011, Bild 02.JPG|mini|Relief von Christus als Weltenrichter, sitzend auf einem Regenbogen über dem Eingangsportal der [[Christuskirche (Flensburg)|Christuskirche]] [[Flensburg]]-[[Mürwik]] der Bildhauerin [[Ursula Querner]], aus dem Jahr 1957]] |
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Die Erzählung Gen 9 bleibt auch im Christentum von besonderer Bedeutung; in der evangelischen [[Perikopenordnung]] ist sie am 20. Sonntag nach Trinitatis Lesungstext. |
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Zudem wird auch ein anderer Traditionsstrang wichtig. In [[Ezechiel]] 1 sieht der Prophet einen gewaltigen Thronwagen. Oben auf dem Thron ist ein heller Schein {{"|wie der Anblick des Bogens, der sich an einem Regentag in den Wolken zeigt. … So etwa sah die Herrlichkeit Gottes aus.}} {{Bibel|Hes|1|28}}. |
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Dieses Motiv als göttlicher Bogen existiert auch in der [[indische Mythologie|indischen Mythologie]]. Hier nutzt [[Indra]] den Regenbogen, hier als [[Indradhanush]] bezeichnet, um die Dämonenschlange [[Vrta]] (eine [[Asura]]) mit Blitzen zu töten. |
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Im griechisch verfassten Neuen Testament kommt der Regenbogen nur ein einziges Mal vor. In der [[Offenbarung des Johannes]] {{BB|Offb|10|1}} erscheint ein Engel mit einem Buch vom Himmel herab, er ist in eine Wolke gehüllt und über seinem Kopf ist ein Regenbogen. Dieses Bild basiert auf Ezechiel 1,28. Das griechische Wort für diese Erscheinung heißt „iris“, und hier wird deutlich, dass die antike Vorstellung des Kriegsbogens vergessen ist. Wichtig an der Erscheinung ist die schillernde Farbenpracht, die Himmel und Erde verbindet. Das griechische Wort bezeichnet neben dem Regenbogen auch ganz allgemein einen farbigen Ring (oder Halbring). In {{B|Offb|4|3}} steht in vielen deutschen Übersetzungen zwar Regenbogen, aber hier heißt es ausdrücklich, dass es sich um einen grünlich schimmernden Lichtkranz handelt – also einen [[Heiligenschein]], der Gottes Gegenwart anzeigt. In der folgenden christlichen Tradition lebt das Symbol auf Ikonen und in der mittelalterlichen Malerei und Bildhauerei. Auf Altären und auf den Darstellungen des Jüngsten Gerichts über dem Eingangsportal einer Kirche wird Christus manchmal als der auf (oder in) einem Regenbogen sitzende Richter dargestellt – eine freie Aufnahme der Stellen in der Offenbarung vermischt mit Ezechiel. Der Regenbogen symbolisiert hier die Göttlichkeit Christi. Seit dem 12. Jahrhundert wird auch Maria in einem Regenbogen oder auf einem Regenbogen sitzend dargestellt und dadurch ihre Heiligkeit zum Ausdruck gebracht. |
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Legendenbildung ist auch der historische Grund für die Bezeichnung der [[Regenbogenschüsselchen]]. Im heutigen [[Süddeutschland]] nannte so der [[Volksmund]] die gewölbten [[Kelten|keltischen]] Münzen, die des Öfteren nach starken Regenfällen auf dem gepflügten Acker gefunden wurden. Man konnte sich die Herkunft nicht anders erklären, als dass die Goldstücke am Ende des Regenbogens hinterlassen worden sein mussten. |
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In {{B|Sirach|43|11–12}} erscheint der Regenbogen mit „seinem Glanz“ als prächtiger Ausdruck der Schöpfung und als Grund, Gott als Schöpfer zu preisen. |
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=== Regenbogen als Symbol === |
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=== Bildende Kunst === |
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In Anlehnung an eine [[Indianer|indianische]] [[Prophezeihung]], derzufolge nach der Verwüstung der Erde ''Krieger des Regenbogens'' („Menschen vieler Farben, Klassen und Glaubensrichtungen“) die Welt bevölkern werden, erkor [[Greenpeace]] den Regenbogen zu seinem Erkennungszeichen und taufte sein [[Flaggschiff]] auf den Namen ''[[Rainbow Warrior]]''. |
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[[Datei:Joseph Anton Koch 005.jpg|mini|''Heroische Landschaft mit dem Regenbogen'' (Joseph Anton Koch, 1805) – in diesem Gemälde ist rechts oben noch ein Nebenregenbogen angedeutet (allerdings mit verkehrter Farbreihenfolge)]] |
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Der Regenbogen ist nicht allein ein Motiv in Gemälden von [[Landschaftsmalerei|Landschaftsmalern]], beispielsweise im 19. Jahrhundert sowohl klassizistischer wie [[Joseph Anton Koch]] als auch romantischer wie [[Caspar David Friedrich]]. Die mit einem Regenbogen verbundenen Naturphänomene, etwa ''Alexanders dunkles Band'' (siehe oben), sind in der [[Naturfotografie]] ebenfalls ein beliebtes Bildmotiv. |
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=== Musik === |
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[[Bild:Gay flag.png|thumb|Die [[Regenbogenfahne]] ist ein internationales [[schwul]]-[[lesbisch]]es Symbol.]] |
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Auch in der Musik wird oft auf den Regenbogen Bezug genommen. So besingt [[Judy Garland]] 1939 in dem [[Popmusik|Pop]]-Lied ''[[Over the Rainbow]]'' eine Gegend „irgendwo über dem Regenbogen“, wo „Träume wahr werden“. Dieses Lied von [[Harold Arlen]] und [[E. Y. Harburg]] wurde 1994 als [[Coverversion]] von [[Marusha]] zu einer [[Techno]]-Hymne. Zum gleichen Genre zählt auch ''Rainbow To The Stars'' von [[Dune (Band)|Dune]]. |
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Die [[Regenbogenfahne]] ist ein in der Geschichte wiederkehrendes [[Symbol]], das meist Vielfalt zum Ausdruck brachte. Sie war die [[Flagge]] der alten [[südamerika]]nischen [[Hochkultur (Geschichtswissenschaft)|Hochkultur]] der [[Inka]]s. Während der [[Deutscher Bauernkrieg|Bauernkriege]] symbolisierte sie die Hoffnung auf Veränderung. Heutige [[Homosexuelle]] sehen sie als Zeichen für [[Toleranz]] und [[Sexualität|sexuelle]] [[Freiheit]]. In jüngerer Zeit, insbesondere seit den Demonstrationen gegen den [[Irak-Krieg]] 2003, kam sie mit dem Aufdruck ''Pace'', italienisch für ''Frieden'', versehen in der internationalen [[Friedensbewegung]] in Mode. |
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Teile der [[Hamburg]]er [[Grün-Alternative Liste|Grün-Alternativen Liste]], die nach der Bielefelder Bundesdelegiertenkonferenz der [[Bündnis 90/Die Grünen|Grünen]] Anfang 1999 aus der Partei ausgetreten waren, nannten sich in der Folgezeit ''[[Regenbogen – für eine neue Linke]]''. Ihre Abgeordneten im Landesparlament, der [[Hamburgische Bürgerschaft|Bürgerschaft]], wurden als ''Regenbogenfraktion'' bezeichnet. |
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Der französische Komponist [[Olivier Messiaen]], ein [[Synästhesie|Synästhetiker]], komponierte in seinem 1944 entstandenen „Quartett auf das Ende der Zeit“ ''([[Quatuor pour la fin du temps]])'' einen Satz mit dem Titel „Wirbel der Regenbögen für den Engel, der das Ende der Zeit verkündet“ ''(Fouillis d’arcs-en-ciel, pour l’Ange qui annonce la fin du temps)''. [[György Ligeti]] überschrieb 1985 eine seiner Etüden für Klavier mit ''Arc-en-ciel'' („Regenbogen“). |
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Auch auf die Sprache hat der Regenbogen abgefärbt, wovon Begriffe wie [[Regenbogenpresse]] und [[Regenbogenforelle]] zeugen. |
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Die [[Classic Rock|Rock]]-Band [[The Rolling Stones]] schilderte 1967 in ihrem Song ''She’s a Rainbow'' („Sie ist ein Regenbogen“) diverse Drogenerfahrungen und bediente sich dabei der Farbenpracht des Regenbogens als [[Metapher]] für die Weiblichkeit. |
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=== Regenbogen als Kunstmotiv === |
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[[Image:Caspar David Friedrich 027.jpg|thumb|Caspar David Friedrich: ''Landschaft mit Regenbogen'' (um 1810)]] |
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Der Regenbogen als Bildmotiv findet sich früher oder später bei nahezu allen [[Landschaftsmalerei|Landschaftsmalern]], stellt aber auch ein begehrtes Ziel vieler [[Naturfotografie|Naturfotografen]] dar. Zu nennen sind hier beispielsweise [[Caspar David Friedrich]], [[Joseph Anton Koch]] oder [[Peter Paul Rubens]]. Dabei ist der Regenbogen auch ein beliebtes Laienmotiv und in künstlerischen Lehreinrichtungen aller Altersstufen zu finden. |
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Die deutsche [[Hardrock]]-Band [[Scorpions]] nannte ihr zweites Studioalbum von 1974 ''[[Fly to the Rainbow]],'' worauf sich am Ende das gleichnamige Stück befindet. |
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''Siehe auch:'' [[Commons:Rainbow#Rainbows in art|Bildergalerie Regenbögen in der Malerei]] |
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[[Rainbow (Band)|Rainbow]] war eine Hardrock-Band, die 1975 vom Gitarristen [[Ritchie Blackmore]] gegründet wurde. Das Debütalbum der Gruppe, ''[[Ritchie Blackmore’s Rainbow]]'', enthält den Song ''Catch the Rainbow'' von Blackmore und dem Sänger der Band [[Ronnie James Dio]].<ref>[https://www.allmusic.com/album/ritchie-blackmores-rainbow-mw0000191535 ''Ritchie Blackmore’s Rainbow.''] In: ''[[AllMusic]].com.'' Abgerufen am 24. Dezember 2019.</ref> |
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Bezugnehmend auf den sprichwörtlichen Topf mit Gold am Ende des Regenbogens heißt es in dem Lied ''All of my Heart'' (1982) der Pop-Band [[ABC (Band)|ABC]]: „No I won’t be told there’s a crock of gold at the end of the rainbow.“ |
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Im Bereich des [[Metal]] ist der Song ''At the End of the Rainbow'' der schwedischen Band [[Hammerfall]] zu nennen, wo man am „Ende des Regenbogens mit Gold in den Händen“ stehen will (auf ihrem 1998 erschienenen Studioalbum [[Legacy of Kings]]). Und die deutsche Band [[Axxis]] singt ''Touch the Rainbow'' (auf ihrem 1990 erschienenen Studio-Album ''[[Axxis II]]''). |
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[[Datei:Pfuel-Wappen.png|mini|hochkant=0.8|[[Oberwappen]] und [[Wappenschild|Schild]] derer von [[Pfuel]]]] |
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=== Heraldik === |
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{{Hauptartikel|Regenbogen (Heraldik)}} |
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In der [[Heraldik]] kann ein Abbild eines Regenbogens eine [[gemeine Figur]] oder auch ein [[Heroldsbild]] sein. Die Darstellung im [[Wappen]] mit der Berührung der [[Schildrand|Schildränder]] macht ihn zum Heroldsbild. In den meisten Wappen wird er als solches gestaltet. |
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== Rezeption == |
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Am 7. Februar 2019 gab die [[Deutsche Post AG]] in der Serie ''Himmelsereignisse'' ein Postwertzeichen im [[Nennwert]] von 70 Eurocent mit der Bezeichnung ''Regenbogenfragment'' heraus. Der Entwurf stammt von [[Bettina Walter]]. |
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'''Weitere symbolische Verwendungen''' |
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* In der [[New Age|New-Age]]-Bewegung erschien der Regenbogen als Logo für deren Buchreihe „New Age, Modelle für morgen“. Er ziert seitdem zahlreiche esoterische Publikationen und Produkte, in denen er aber seine Symbolik verloren hat, und lediglich zur Erzeugung positiver Gefühle, Harmonie und Ganzheit dient. |
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* Teile der [[Hamburg]]er [[Grün-Alternative Liste|Grün-Alternativen Liste]], die nach der [[Bielefeld]]er Bundesdelegiertenkonferenz von [[Bündnis 90/Die Grünen]] Anfang 1999 aus der Partei ausgetreten waren, nannten sich in der Folgezeit [[Regenbogen – Für eine neue Linke]]. Ihre Abgeordneten im Landesparlament, der [[Hamburgische Bürgerschaft|Bürgerschaft]], wurden als ''Regenbogenfraktion'' bezeichnet. |
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* Andere Sprach-Kombinationen mit Regenbogen sind z. B. [[Regenbogenpresse]] und [[Regenbogenforelle]]. Ein baden-württembergischer privater Radiosender nennt sich [[Radio Regenbogen]]. Auch der Name der Hilfsorganisation [[AIDA (Verein)|AIDA e. V.]] setzt sich aus den jeweiligen Anfangsbuchstaben aus dem portugiesischen ''Arco Iris do Amor'' (zu Deutsch: ''Regenbogen der Liebe'') zusammen. |
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* In Anlehnung an eine [[Indianer|indianische]] [[Prophezeiung]], der zufolge nach der Verwüstung der Erde ''Krieger des Regenbogens'' („Menschen vieler Farben, Klassen und Glaubensrichtungen“) die Welt bevölkern werden, erkor [[Greenpeace]] den Regenbogen zu seinem Erkennungszeichen und taufte sein [[Flaggschiff]] auf den Namen ''[[Rainbow Warrior (Schiff, 1955)|Rainbow Warrior]].'' |
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'''Regenbogenfahnen'''<br />Die [[Regenbogenfahne]] ist ein in der Geschichte vielfach und in verschiedenem Sinne verwendetes [[Symbol]]: |
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* Sie war die [[Flagge]] der alten [[südamerika]]nischen [[Hochkultur (Geschichtswissenschaft)|Hochkultur]] der [[Inka]]s. |
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* Während der [[Deutscher Bauernkrieg|Bauernkriege]] symbolisierte sie den Anspruch auf eine Wiederherstellung des Bundes mit Gott, entsprechend der christlichen Begründung ihrer Forderungen sowohl in den [[Zwölf Artikel]]n wie auch bei [[Thomas Müntzer]]. |
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* „World Peace Flag“ wurde 1913 offizielle Fahne des [[Weltfriedenskongress]]es. |
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[[Datei:PACE-flag.svg|mini|Siebenfarbige Regenbogenfahne der internationalen [[Friedensbewegung]]]] |
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* [[Homosexuelle]] des ausgehenden 20. und des beginnenden 21. Jahrhunderts sehen die von [[Gilbert Baker (Künstler)|Gilbert Baker]] 1977 entworfene Regenbogenfahne mit sechs Farben als Zeichen für [[Toleranz]] und [[Sexualität|sexuelle]] [[Freiheit]]. Sie wird neben anderen Pride-Flaggen (siehe [[LGBT-Symbole]]) auch als häufigstes Symbol der [[LGBT]]-Community verwendet. |
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* Bei den Demonstrationen gegen den [[Irak-Krieg]] 2003 führte die italienische Friedensbewegung eine Regenbogenfahne mit sieben Farben mit dem Aufdruck ''Pace,'' italienisch für ''Frieden,'' ein. Die Reihenfolge der Farben ist zu der der LGBT-Regenbogenfahne umgekehrt (oben Rot, unten Violett). Sie dient auch der internationalen [[Friedensbewegung]] als Symbol. |
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* Die offizielle Flagge des [[Jüdisches Autonomes Gebiet|Jüdischen Autonomen Gebiets]] in Russland zeigt vor weißem Hintergrund einen ebenfalls siebenfarbigen Regenbogen.<ref>[http://www.flaggenlexikon.de/fjudnrep.htm#Flagge Flagge des Jüdischen Autonomen Gebiets im ''Flaggenlexikon.'']</ref> Die Farbreihenfolge ist gegenüber der italienischen Friedensfahne wiederum umgekehrt und entspricht damit der Farbfolge im natürlichen Haupt-Regenbogen. |
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== Literatur == |
== Literatur == |
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* Marcel G. Minnaert: ''Licht und Farbe in der Natur.'' Birkhäuser, Basel 1992, ISBN 3-7643-2496-1. |
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* H. Moysés Nussenzveig: The theory of the rainbow. Scientific American Vol. 236, No. 4, April 1977, 116-127. |
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* [[Herch Moysés Nussenzveig]]: ''The theory of the rainbow.'' In: ''[[Scientific American]].'' Vol. 236, No. 4, April 1977, S. 116–127. |
|||
* Kristian Schlegel: ''Vom Regenbogen zum Polarlicht. Leuchterscheinungen in der Atmosphäre.'' Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001, ISBN 3-8274-1174-2. |
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* Michael Vollmer: ''Lichtspiele in der Luft. Atmosphärische Optik für Einsteiger.'' Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2005, ISBN 3-8274-1361-3. |
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== Weblinks == |
== Weblinks == |
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{{Wiktionary|Regenbogen}} |
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{{Wikiquote|Regenbogen}} |
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{{Commons|Rainbow|Regenbogen}} |
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* [http://www.g-o.de/index.php?cmd=focus_detail2&f_id=34&rang=6 Ein Bogen aus buntem Licht...] (Artikel von ''geoscience online'') |
|||
* [http://www.meteoros.de/indexatmo.htm Atmosphärische Erscheinungen] (Informationen und Bilder des ''Arbeitskreises Meteore e.V.'') |
|||
* Eugen Willerding: ''[http://eugen-willerding.de/app/download/5782915722/regenbogen.pdf Zur Theorie des Regenbogens, der Glorie und Halos.]'' (PDF; 2,7 MB). |
|||
* [http://www.jal.cc.il.us/~mikolajsawicki/rainbows.htm Überzählige Regenbögen / Interferenzregenbögen] (englisch) |
|||
* Dietrich Zawischa: ''[http://www.itp.uni-hannover.de/~zawischa/ITP/regnbgv03.pdf Über den Regenbogen.]'' (PDF; 319 kB). |
|||
* Siegfried Wetzel: ''[http://www.swetzel.ch/farbe/regbog/regbog.html Wie entsteht eine Regenbogen? Die Geschichte seiner Erklärung seit Descartes.]'' |
|||
* ''[http://www.solstice.de/cms/upload/wege/band5/Wege5-42-56.pdf Zur Deutung der inneren Regenbögen.]'' (PDF; 405 kB). |
|||
* ''[http://www.atoptics.co.uk/bows.htm Rainbows.]'' Optik und erklärende Bilder (englisch). |
|||
* ''[http://www.usna.edu/Users/oceano/raylee/RainbowBridge/Chapter_8.html What are “all the colors of the rainbow”?]'' Überzählige Regenbögen, Interferenzregenbögen (englisch). |
|||
* ''[http://www.annette-boeckler.de/aboeckler/regenbogen.html Das Zeichen in den Wolken. Die bunte Geschichte eines farbigen Symbols.]'' |
|||
* {{Webarchiv |url=http://graphics.ucsd.edu/~iman/Rainbows/ |text=''Physically-Based Simulation of Rainbows.'' |wayback=20140406193449}}. Simulationen von Regenbögen abhängig von Form und Größe der Wassertropfen (englisch). |
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== Einzelnachweise == |
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[[Kategorie:Atmosphärische Optik]] |
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<references /> |
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{{Lesenswert|1. Jan. 2006|12164007}} |
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{{Review|N}} |
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[[Kategorie:Photometeor]] |
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[[bg:Дъга (оптична)]] |
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[[Kategorie:Himmelsbeobachtung]] |
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[[ca:Arc de Sant Martí]] |
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[[ |
[[Kategorie:Regen]] |
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[[en:Rainbow]] |
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[[eo:Ĉielarko]] |
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[[es:Arco iris]] |
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[[et:Vikerkaar]] |
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[[fi:Sateenkaari]] |
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[[fr:Arc-en-ciel]] |
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[[he:קשת בענן]] |
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[[id:Pelangi]] |
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[[it:Arcobaleno]] |
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[[ja:虹]] |
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[[ko:무지개]] |
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[[lt:Vaivorykštė]] |
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[[nl:Regenboog]] |
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[[no:Regnbue]] |
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[[pl:Tęcza (meteorologia)]] |
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[[pt:Arco-íris]] |
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[[ru:Радуга]] |
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[[simple:Rainbow]] |
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[[sl:Mavrica]] |
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[[su:Katumbiri]] |
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[[sv:Regnbåge]] |
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[[zh:彩虹]] |
Aktuelle Version vom 21. April 2025, 15:53 Uhr

Der Regenbogen ist ein atmosphärisch-optisches Phänomen, das als kreisbogenförmiges farbiges Lichtband in einem von der Sonne beschienenen Regenschauer erscheint. Die Erscheinung kommt durch das von Regentropfen gebrochene und zurückgeworfene Sonnenlicht zustande. Der Farbverlauf umfasst die Spektralfarben des mit dem Auge sichtbaren Bereichs des Sonnenspektrums. Im Unterschied zum Prisma sind die aus dem Regentropfen austretenden farbigen Strahlen außer den roten nicht gesättigt, am wenigsten die blauen.
Sowohl beim Eintritt in als auch beim Austritt aus einem Regentropfen wird das Sonnenlicht gebrochen, die kurzwelligen (blauen) stärker als die langwelligen (roten) Anteile des Sonnenlichts. Das Sonnenlicht wird auf diese Weise in verschieden stark abgelenkte Strahlen unterschiedlicher Farben zerlegt. Zwischen Eintritt und Austritt werden diese Strahlen an der Tropfeninnenwand teilweise reflektiert und somit zum zwischen Sonne und Regenwand sich befindenden Beobachter zurückgeworfen. In dessen Augen gelangt Licht gleicher Farbe konzentriert aus Regentropfen, die sich auf einem schmalen Kreisbogen am Himmel befinden. Das wahrgenommene Licht verschiedener Farben kommt aus verschiedenen Tropfen, die sich jeweils auf verschiedenen, untereinander konzentrischen Kreisbögen befinden. Jeden einzelnen Regentropfen verlässt aber Licht aller Regenbogenfarben. Die Strahlen jeder Farbe sind in ihm in je einem schmalen Kegelmantel, die untereinander konzentrisch sind, angeordnet. Diese Anordnung wiederholt sich im beobachteten Regenbogen. Der Beobachter befindet sich in der Spitze solcher Kegelmäntel, und die Winkel („Regenbogenwinkel“) sind hier wie dort gleich groß.
Bei sehr hellem Himmel vor der Regenwolke ist über dem kräftigen Hauptregenbogen ein Nebenregenbogen sichtbar. Dieser stammt aus Regentropfen, in denen das Sonnenlicht zweimal an der Tropfeninnenwand reflektiert wurde. Der Nebenregenbogen ist wegen der zweimaligen, jeweils nur teilweisen Reflexion lichtschwächer als der Hauptregenbogen und hat wegen der doppelten Reflexion bzw. Spiegelung die umgekehrte Farbfolge.
Charakter des Sonnenlichts und Zusammenfassung der Regenbogenentstehung (Hauptregenbogen)
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mittlerer Streifen: Regenbogenausschnitt,
unterer Streifen: berechnete Regenbogenfarben,
links im mittleren und unteren Streifen: „überzählige“ Regenbögen
Die sichtbare Sonnenstrahlung ist ein kleiner Ausschnitt aus dem Spektrum elektromagnetischer Wellen. Die hochstehende Sonne erscheint nahezu weiß, ihr Licht ist eine Mischung verschiedener Anteile des Lichtspektrums. Eine tiefstehende Sonne erscheint rötlicher, da der kurzwellige (blaue) Anteil durch die Erdatmosphäre stärker gestreut wird als der langwellige rote, was zum Beispiel auch zu Abendrot und Morgenrot führt.
Die Farben des Regenbogens entstehen durch Brechung des Sonnenlichts in den Wassertropfen, wobei dieses wie in einem Prisma wellenlängenabhängig unterschiedlich stark abgelenkt wird. Im Regenbogen kommt eine innere Reflexion hinzu. Die Farben des Regenbogens (außer dem Blau-Violett) sind weniger rein und weniger deutlich voneinander getrennt zu beobachten als im mit Hilfe eines Prismenspektroskops erzeugten Lichtspektrum. Dort wird mithilfe einer Schlitzblende ein sehr schmaler Lichtstreifen zerlegt. Beim zwar selbst relativ „schmalen“ Wassertropfen fehlt diese Blende, sodass sich isolierte farbige Strahlen teilweise wieder überlagern. Farbig gleiche Strahlen aus benachbarten Eingangsstrahlen werden vereinigt, wobei sie sich durch Interferenz verstärken oder auslöschen können.[1]
Der Beobachter sieht als spektralfarbig abgestuften Regenbogen nur jenen Anteil des durch die Regentropfen tretenden Lichts, der inwendig an der Tropfenrückseite reflektiert wurde. Dieses die Wassertropfen verlassende Licht beschränkt sich für den zwischen Sonne und Regenwand stehenden Beobachter jeweils auf schmale Bereiche, die als kreisbogenförmige farbige Streifen eines leuchtenden Bandes am Himmel erscheinen. Vom Beobachter her betrachtet bilden die kegelmantelförmig einfallenden Lichtstrahlen eine der Sonne gegenüberliegende charakteristische Figur, die nur unter einem bestimmten Winkel zu sehen ist. Sie setzt sich aus unzählig vielen Lichtstrahlen zusammen, die jeweils aus einem der Tropfen im Kegelmantel stammen und beim Beobachter ankommen. Bei einem durchwandernden Regengebiet lässt sich beobachten, wie der Regenbogen von Sonnenschein und Regenfall abhängt und mit nachlassendem Regen verblasst.
Der Hauptregenbogen kommt durch einmalige Reflexion in den Tropfen zustande. Blickt der Beobachter auf sonnenbeschienene Wassertropfen, so nimmt er rotes Licht aus Tropfen wahr, die auf einem Kegelmantel mit einem Winkelabstand von rund 42° um den gedachten Sonnengegenpunkt liegen. Das stärker abgelenkte blaue Licht stammt aus Regentropfen, die auf einem spitzeren (rund 40°) Kegelmantel liegen. Die Spitzen der Licht-Kegelmäntel befinden sich im Auge des Beobachters. Ihre Achsen führen zum Sonnengegenpunkt.
Strahlengang im Regentropfen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Hauptregenbogen entsteht durch Sonnenlicht, das in einen kugelförmigen Wassertropfen eindringt, im Innern einmal reflektiert wird und dann wieder aus dem Tropfen austritt.
Wenn der Eintrittswinkel (Winkel zur Senkrechten) ist und der Winkel zur Senkrechten im Wassertropfen, dann gilt nach dem Brechungsgesetz
Dabei ist der von der Wellenlänge des Lichts abhängige Brechungsindex des Wassers.
Der Winkel zur Senkrechten beim Eintritt innerhalb des Tropfens, der entsprechende Winkel bei der Reflexion und auch beim Austritt aus dem Tropfen tritt in gleichschenkligen Dreiecken mit zwei Seitenlängen gleich dem Radius des Tropfens auf. Diese Winkel sind daher alle identisch.
Die gesamte Winkeländerung beim Durchgang durch den Tropfen ergibt sich damit als
Maximale Intensität tritt auf, wenn der Winkel der gesamten Ablenkung sich bei Variation des Einfallswinkels nicht ändert. Dies geschieht, wenn die Ableitung nach dem Eintrittswinkel null wird, also für
Diese Bedingung ist für den Winkel erfüllt.
Mehrere Reflexionen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Nebenbogen entsteht bei zwei Reflexionen innerhalb des Tropfens. Die Winkeländerung kann völlig analog für eine beliebige Zahl an Reflexionen k = 1, 2, 3, … berechnet werden:
Maximale Intensität tritt beim Eintrittswinkel
auf, bei dem die Ableitung der Gesamtablenkung nach dem Einfallswinkel gleich null ist.
Reflexion, Brechung, Streuung und Überlagerung an einem Regentropfen
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Ein Regentropfen ist transparent und während des Falls in guter Näherung kugelförmig. Die Abbildung links zeigt den Weg eines Sonnenstrahls durch einen Regentropfen. Beim Ein- und Austritt sind die am Tropfenrand reflektierten Teile und bei der inneren Reflexion die austretenden Teile des Strahls nicht gezeichnet. Diese Strahlteile sind an der Entstehung des Regenbogens nicht beteiligt, sie reduzieren lediglich dessen Intensität.
Beim Eintritt werden die verschiedenen farblichen Anteile des Sonnenstrahls nach dem farbabhängigen Brechungsgesetz verschieden stark abgelenkt, rot am wenigsten, violett am stärksten. Innerhalb des Tropfens werden die entstandenen Farbstrahlen an nicht genau gleichen Stellen der kugelförmigen Rückwand reflektiert. Ihr Austritt erfolgt ebenfalls nicht an einer einzigen, genau gleichen Stelle am Tropfenrand. Die erneute Ablenkung durch Brechung ist zudem noch von der Farbe jedes Teilstrahls abhängig.
In der Abbildung rechts ist gezeigt, wie das meiste einen Tropfen passierende rote Licht an der Mantelfläche eines Kegels konzentriert von diesem zurückgeworfen wird. Je flacher das Licht auf den Tropfen trifft, desto mehr wird es gestreut. Bei den anderen Farben ist das Bild prinzipiell gleich, nur wird das Licht gemäß Brechungsgesetz etwas stärker abgelenkt, blau am stärksten. Die Strahlenbüschel (konzentriertes und Streulicht) der unterschiedlichen Farben überlagern sich, weshalb wegen des jeweiligen Streulichts die Sättigung der Farben geschwächt wird. Am roten Rand ist die Sättigung maximal (reine Farbe, da dem konzentrierten Licht kein Streulicht überlagert wird), an der blauen Seite ist sie minimal (hier wird dem konzentrierten Licht Streulicht aller Farben überlagert).
Zur Förderung der Übersichtlichkeit ist in der Abbildung der Vorgang nur für rotes Licht, d. h. nur für eine der im Sonnenlicht enthaltenen Farben dargestellt. Typischer Unterschied für die Farben ist der Kegelwinkel an der scharfen Seite des konzentrierten Lichts (2 mal 42° für Rot; 2 mal 40,2° für Blau). Die Darstellung ist ein Schnitt durch die Mitte des kugelförmigen Tropfens. Um die Mittenachse besteht Rotationssymmetrie für das den Tropfen passierende Licht.
Farbige Strahlen aus vielen Regentropfen werden als Regenbogen gesehen
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Die Abbildung rechts zeigt die Winkelbeziehungen zwischen Beobachter, Regentropfen und Sonne. Da der in den Tropfen eintretende und der den Beobachter passierende Sonnenstrahl parallel sind, schneidet ein Strahl zwischen Regenbogen und Beobachter beide Sonnenstrahlen unter gleichen Wechselwinkeln. Im Bild sieht der Beobachter einen aus einem Tropfen austretenden roten Strahl (Wechselwinkel 42°). Um die Linie zwischen Beobachter und Sonnen-Gegenpunkt besteht bezüglich Licht aus weiteren Regentropfen Rotationssymmetrie. Die ihn aus vielen Tropfen erreichenden Lichtstrahlen befinden sich auf einem Kegelmantel mit gleichem Öffnungswinkel wie der Öffnungswinkel der Kegelmantel-Spots der Regentropfen.
In der Abbildung links sind im unteren Teil zwei am Hauptregenbogen beteiligte Regentropfen markiert (einmalige innerer Reflexion; die markierten Tropfen darüber betreffen den Nebenregenbogen, siehe folgenden Abschnitt). Vom Licht aus dem blauen Kegelmantel-Spot (unterer Tropfen) und aus dem roten Kegelmantel-Spot (Tropfen darüber) erreichen kleine Ausschnitte den Beobachter. Die Wassertropfen sind übertrieben groß gezeichnet. In Realität wird jede Lichtfarbe aus vielen kleinen eng beieinander und hintereinander liegenden Tropfen und von nahezu unendlich vielen auf einem kreisförmigen Band liegenden Tropfen gesehen. Die Helligkeit ist beschränkt, weil trotz Lichtkonzentration in Kegelmänteln nur kleine Ausschnitte von ihnen gesehen werden.
Die Vorstellung, dass gemäß Abbildung links oben eigentlich Blau die oberste Farbe im Hauptbogen sein müsste, ist irrig. Da Blau auf einem spitzeren Kegelmantel-Spot austritt, sind die Tropfen, die für einen Beobachter das Blau liefern, dem Zentrum des Regenbogens näher.
Die Auffächerung des Hauptregenbogens durch Dispersion beträgt zwischen Rot und Blau etwa 1,8°. Wegen der räumlichen Ausdehnung der Sonne von etwa 0,5° beträgt die Breite jeder Farbe ebenfalls etwa 0,5°. Diese Unschärfe liegt deutlich unter der Auffächerung, weshalb der Beobachter noch eine relativ reine rote äußere Farbe sieht. Die anderen Farben sind durch Mischung weniger gesättigt beziehungsweise rein. Die Addition der endlichen Sonnenausdehnung und der Auffächerung ergibt die Gesamtbreite des Hauptregenbogens von etwa 2,2°. Bei einer Entfernung des Regenschauers von 1 km sind Regentropfen über eine radiale Strecke von etwa 35 m am Regenbogen beteiligt.


Von der Erdoberfläche aus gesehen kann der Regenbogen im Maximum nur ein Halbkreis sein. Er tritt bei im Horizont stehender Sonne auf. Der Mittelpunkt des Halbkreises befindet sich auf dem Gegen-Horizont. Bei höher stehender Sonne wird der Regenbogen kleiner. Da sich jetzt sein Mittelpunkt unter dem Horizont befindet, wird der Scheitel zum Orientierungspunkt. Wenn die Sonne höher als 42° steht, liegt auch der Scheitelpunkt des Bogens unter dem Horizont und kann so nur noch von einem erhöhten Beobachtungsort aus gesehen werden, zum Beispiel beim Blick von der Spitze eines Berges oder Turmes auf eine tiefer liegende Regenwand (siehe Bild links).
Ein zum Kreis geschlossener Regenbogen kann i. A. nur von einem Flugzeug oder einem Ballon aus gesehen werden (siehe Bild rechts), denn die Strahlen aus bodennahen Tropfen (tiefster Punkt eines geschl. Regenbogens) verlaufen schräg nach oben (je weiter die Regenwand entfernt ist, umso höher muss sich der Beobachter befinden).
Nebenregenbögen und Sonderformen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Nebenregenbogen
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Bisher wurden Sonnenstrahlen betrachtet, die einmal im Inneren der Regentropfen reflektiert werden. Der oberhalb des Hauptbogens sichtbare Nebenregenbogen entsteht aus dem kleineren Lichtanteil, der erst nach zwei inneren Reflexionen die Tropfen verlässt. Er ist entsprechend schwächer als der Hauptregenbogen. Eine weitere Schwächung entsteht durch die größere Auffächerung des Lichtstrahls in farbige Teilstrahlen infolge flacheren Ein- und Austritts am Tropfenrand (siehe Abbildung links). Der Nebenregenbogen kann daher nur bei günstigen Lichtverhältnissen beobachtet werden.

Das nach zweimaliger innerer Reflexion austretende Licht ist im Gegensatz zu einmaliger Reflexion in einem zum Sonnengegenpunkt gerichteten Kegelmantel-Spot konzentriert. Der doppelte Kegelwinkel ist aber größer als 180° (der Kegelmantel ähnelt einem vom Wind umgestülpten Regenschirm), sodass Spot-Licht auch rückwärts zum Beobachter fällt. Die halben Kegelwinkel sind 129° (51° von rückwärts gesehen) für rotes Licht (siehe Abbildung rechts, oben und unten) und 126° (54°) für blaues Licht. Wegen der doppelten Reflexion im Tropfeninneren hat der Nebenregenbogen die umgekehrte Farbreihenfolge im Vergleich zum Hauptregenbogen (vergl. Abbildung hier links mit Abbildung oben links). Der Nebenregenbogen ist innen rot und außen blau.
Alexanders dunkles Band
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Im Bild rechts mit einem Haupt- und Nebenregenbogen fällt auf, dass der Himmel im Innern des Hauptbogens deutlich heller als außerhalb erscheint, und dass der Bereich zwischen Haupt- und Nebenregenbogen deutlich dunkler als seine Umgebung ist. Dieser Helligkeitskontrast entsteht, weil sich die Farben im Inneren der Kegelmantel-Spots überlagern und schließlich jenseits des blauen weißes Licht von den Regentropfen zum Beobachter reflektiert wird. Haupt- und Nebenregenbogen sind einander mit ihrer roten Seite zugekehrt. Hier fehlt das zusätzliche weiße Licht, wodurch der Raum zwischen ihnen dunkler erscheint. Dieses dunkle Band wird zu Ehren seines Entdeckers Alexander von Aphrodisias als Alexanders dunkles Band bezeichnet. Beim Nebenregenbogen enthalten die Kegelmantel-Spots im Inneren auch weniger Licht (vergleiche die Abbildung oben rechts mit der Abbildung weiter oben), sodass die Aufhellung über ihm weniger stark als unter dem Hauptregenbogen ist.
Tertiäre und quartäre Regenbögen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Nebenregenbögen höherer Ordnung, also mit mehr als zwei Reflexionen innerhalb eines Regentropfens, sind wegen der oben beschriebenen Abschwächung mit bloßem Auge nicht mehr erkennbar; sie wurden erstmals von Félix Billet (1808–1882) beschrieben, der auch die zugehörigen Winkelabstände vom Sonnengegenpunkt dafür berechnete.[2] Nachdem deren Existenz jedoch theoretisch begründet wurde, ist in jüngeren Jahren auch der Nachweis mit fotografischen Mitteln gelungen.[3][4][5]
Es handelt sich um den tertiären Regenbogen unter einem Winkel von etwa 40° gegen die Sonne und den quartären Regenbogen unter etwa 45°. Diese Bögen entstehen durch Licht, das drei- oder viermal innerhalb der Regentropfen reflektiert wurde.
Sonderformen
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Mondregenbogen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Mondregenbogen heißt ein Regenbogen bei Nacht, der das Mondlicht als Grundlage hat. Er ist naturgemäß wesentlich seltener als ein Regenbogen und erscheint dem Beobachter aufgrund seiner Lichtschwäche weiß. Zu sehen ist er, weil das menschliche Auge Helligkeitsunterschiede viel empfindlicher wahrnimmt als Farben (siehe Nachtsehen). Bei klarer Luft und ausgeprägtem Vollmond können die Regenbogenfarben sichtbar werden. Außerdem sieht man sie prinzipbedingt immer bei farbfotografischen Aufnahmen, wenn das Verfahren lichtempfindlich genug ist, sodass die Abbildung des Mondregenbogens gelingt.

Nebelbogen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Tropfen mit Durchmessern kleiner als 50 Mikrometer sind für die Zerlegung des Sonnenlichtes in seine farbigen Bestandteile zu klein. Nebel besteht aus solch kleinen Wassertröpfchen, weshalb dieser weiß erscheinende Regenbogen Nebelbogen genannt wird.

Taubogen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Beim Taubogen findet die Lichtbrechung an Tautropfen statt, beispielsweise dem Tau auf einer Wiese[6] oder an Spinnweben, selten dem Tau an kleinen auf einem See schwimmenden Partikeln. Der Taubogen erscheint aber dem Beobachter nicht als Kreis, sondern elliptisch oder hyperbelförmig, je nach Sonnenstand und Neigung der Ebene, in der sich die Tautropfen befinden. Der Effekt ergibt sich dadurch, dass sich der 42-Grad-Kegel des zurückgeworfenen Lichts an der Oberfläche des Bodens in einer Hyperbel oder Ellipse schneidet. Durch den schräg verlaufenden Kegelschnitt ergibt sich die Vorstellung, die Lichterscheinung erstrecke sich in horizontaler Ebene, was nur scheinbar richtig ist. Tatsächlich ist der Bogen im Auge des Betrachters immer in einem 42-Grad-Winkel vom Sonnengegenpunkt entfernt.[7]

Spiegelregenbogen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Wenn das Sonnenlicht an einer Wasserfläche gespiegelt wird, bevor es auf die Regentropfen trifft, kann ein zweiter Bogen entstehen, der am Horizont mit dem Hauptbogen zusammentrifft, weiter oben aber wie ein zweiter, den Hauptbogen kreuzender Bogen erscheint.[8][9] Darüber hinaus gibt es Beobachtungen von seitlich versetzten, sich überschneidenden Regenbögen, deren Entstehung bislang unklar ist.[10]
Zwillingsregenbogen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die sehr seltenen gespaltenen Regenbögen oder Zwillingsregenbögen sind Hauptregenbögen (einmalige Reflexion in den Wassertropfen), die von Wassertropfen zweier verschiedener Größen erzeugt werden. Sie haben folglich beide die gleiche Farbfolge und liegen näher zusammen als Haupt- und Nebenregenbogen. In sehr seltenen Fällen kann zu jedem der Zwillingsregenbögen auch ein Nebenregenbogen (zweimalige Reflexion in den Wassertropfen, umgekehrte Farbfolge) existieren.
Zwillingsregenbögen entstehen, wenn zwei Regenschauer aus verschieden großen Wassertropfen sich vereinen. Die größeren werden beim Fallen durch den größeren Luftwiderstand stärker abgeflacht und reflektieren und brechen das Licht leicht anders, was zu einem etwas anderem Regenbogen führt.[11][12][13]
Interferenz, Tropfengröße und Polarisation
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Interferenzbögen
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Beim Austritt des Lichtes aus den Tropfen fallen nicht nur Strahlen unterschiedlicher Farbe zusammen, wobei durch additive Mischung die Farbreinheit des Regenbogens geschwächt wird. Es fallen auch Strahlen derselben Wellenlänge zusammen, die durch unterschiedlich lange Laufwege im Tropfen gegenseitig phasenverschoben sind. Bei ihrer Überlagerung findet Interferenz statt, sie löschen sich gegenseitig aus oder verstärken sich. Die für Interferenzerscheinungen typischen Muster begleiten vor allem den Hauptregenbogen an dessen blauer Seite als helle gegenüber dunklen abgesetzte Streifen, die als Interferenz- oder überzählige Bögen bezeichnet werden.
Der Unterschied zwischen den Laufwegen ist eine Funktion der Tropfengröße. Überzählige Regenbögen treten erst bei Regentropfen in Erscheinung, deren Durchmesser kleiner als ein halber Millimeter ist.
Einfluss der Tropfengröße und der Tropfenform
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Tropfengröße und die Tropfenform haben generell Einfluss auf die farbliche Erscheinung des Regenbogens.
Häufig sind die Enden des Bogens besonders hell. Dieser Effekt wird ebenfalls durch Interferenz verursacht, die außer von der Tropfengröße auch von Abweichungen von der Kugelform abhängt. Generell lässt sich feststellen, dass große Tropfen mit Durchmessern von mehreren Millimetern besonders helle Regenbögen mit wohldefinierten Farben erzeugen. Bei Größen von weniger als 1,5 mm wird zunächst die Rotfärbung immer schwächer. Sehr kleine Tropfen, wie beispielsweise in Nebelschwaden, in denen der Durchmesser oft nur etwa ein Hundertstel Millimeter beträgt, liefern nur noch verwaschene Farben.[14]
Polarisation
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Das von einem Regenbogen reflektierte Licht hat einen sehr hohen Polarisationsgrad. Mit Hilfe eines Polarisationsfilters kann ein Regenbogen, je nach Drehwinkel des Filters vor dem Beobachterauge oder der Kamera, entweder weitgehend gelöscht oder im Kontrast gesteigert werden.
Andere dispersionsbedingte Himmelserscheinungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der optische Effekt der Dispersion des Sonnenlichts lässt sich auch bei anderen optischen Phänomenen als dem Regenbogen beobachten. Bekannt sind vor allem die Haloerscheinungen.
- Ein 22°-Halo bildet einen kreisrunden Kranz um die Sonne, ein Regenbogen jedoch meist nur einen Bogen mit der Sonne im Rücken. Besondere Haloerscheinungen sind:
- Zirkumzenitalbögen bilden nur sehr kleine Ausschnitte aus einem konkaven, also nach oben gewölbten Bogen.
- Zirkumhorizontalbögen entstehen, wenn die Sonne in einem Winkel von mindestens 57,8° über dem Horizont steht und sich in sehr hoch schwebenden sechseckigen Eiskristallen bricht.
- Nebensonnen sind ein weiteres Halophänomen, sie stehen neben der Sonne waagerecht vom Beobachter aus. Sie sind klein und haben keine Bogenform.
Einige Erscheinungen sind anders als beim Regenbogen durch Beugung des Sonnenlichtes verursacht.
- Glorien treten meist nur auf, wenn man von oben auf eine Wolke blickt. Sie sind vergleichsweise klein und kreisförmig, sind definitionsgemäß keine Regenbögen, die in diesem Falle viel größer und geschlossen wären.
- Irisierende Wolken besitzen zwar mitunter die Farbgebung eines Regenbogens, bilden jedoch keinen Bogen.
Vorkommen
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Natürliche Regenbögen entstehen meist dann, wenn nach einem Regenschauer der Himmel schnell aufklart und die tief stehende Sonne das abziehende Niederschlagsgebiet beleuchtet. In gemäßigten Klimazonen mit einer westlichen Vorzugswindrichtung wie in Mitteleuropa sind diese Bedingungen häufig am späten Nachmittag im Anschluss an ein Wärmegewitter erfüllt. Zu diesen kommt es meist bei Kaltfrontaufzügen, wobei am Vormittag im Mittel weniger Regen fällt als am Nachmittag, was dann auch zur höheren Wahrscheinlichkeit führt, auf einen Regenbogen zu treffen.
Im Sommer ist um die Mittagszeit herum kein Regenbogen zu beobachten, da die Sonne hierfür zu hoch steht. Im Winter besteht aber auch zu diesem Zeitpunkt die Möglichkeit, einen flachen Regenbogen zu erkennen. Unabhängig davon kann ein Regenbogen recht häufig in einem Sprühnebel beobachtet werden, vor allem bei Springbrunnen, Sprinklern und Wasserfällen. Da solche Regenbögen nicht auf ein Niederschlagsereignis angewiesen sind, beobachtet man sie viel einfacher und häufiger. Bei entsprechendem Sonnenstand ist die Beobachtung von Regenbogenfragmenten auch in der Gischt von größeren Wellen möglich.
Bei Wetter ohne bewölkten Himmel mit strahlendem Sonnenlicht kann der „Regenbogen“ so selbst erzeugt werden. Ein solcher künstlicher Regenbogen beruht auf den gleichen beschriebenen physikalischen Prinzipien. Der einzige Unterschied mag die Größe der Reflexionsfläche sein. Um den Scheitelpunkt des Regenbogens zu finden, muss man dabei seinen Blick in Richtung des eigenen Schattens richten.
Entfernung und Ort des Regenbogens
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Regenbogen ist ein vielfaches Spiegelbild der Sonne, erzeugt von einem aus einer Unzahl von Wassertropfen bestehenden Spiegel. Diese Tatsache ist aber nicht „sonnenklar“, da das Original Sonne nicht wirklichkeitsnahe als kleine Scheibe (Sichtwinkel ≈ ½° für ihren Durchmesser), sondern als relativ großer Ring (Hauptregenbogen: Sichtwinkel ≈ 42° für seinen Durchmesser) abgebildet wird. Deshalb fragen wir uns, in welcher Distanz sich der Regenbogen vor dem landschaftlichen Hintergrund befindet, und wundern uns, dass er mit uns zur Seite „mitläuft“ und sich vor dem Hintergrund bewegt. Ein gleichzeitiger Blick in einen üblichen ebenen Spiegel (z. B. eine breite Fensterfront) kann das Wunder erklären: Der Regenbogen ist gleich riesig weit von uns entfernt wie die Sonne (er bzw. das Bild der Sonne in einem ebenen Spiegel sind dem Hintergrund überlagert, denn der Tropfen-Spiegel bzw. die Fensterscheibe sind halbdurchlässig), und er ist immer in gleicher Himmelsrichtung zu sehen (egal welchen Ort wir quer zum Regenbogen bzw. zur aus der entgegengesetzten Himmelsrichtung scheinenden Sonne einnehmen).
Von den Wassertropfen wird ein Sonnenstrahl nicht nur gebrochen, sondern auch reflektiert (an der Rückseite). Die zu uns kommenden Strahlen sind nicht untereinander parallel, denn sie stammen aus denjenigen Tropfen, die mit dem Sonnengegenpunkt den Regenbogenwinkel bilden. Somit sehen wir die Sonne nicht als kleine Scheibe, sondern als ziemlich großen, aber schmalen Ring. Dieser ist in nochmals schmälere, verschiedenfarbige Ringe unterteilt, weil die Farbanteile des Sonnenlicht beim Eintritt in die und beim Austritt aus den Tropfen unterschiedlich gebrochen werden.
Chronologie der physikalischen Erklärung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Regenbogen beflügelt nicht nur die Fantasie des Menschen, verschiedene Erklärungsversuche haben auch den Erkenntnisprozess in der Physik und dort speziell in der Optik wesentlich vorangetrieben.

Die oben angeführte physikalische Erklärung des Regenbogens beruht in ihrem grundlegenden strahlenoptischen Teil auf 1637 veröffentlichten Arbeiten von René Descartes. Sie sind unter der Überschrift DE L’ARC-EN-CIEL im Anhang Les Météores seiner philosophischen Schrift Discours de la méthode beschrieben.[15][16] Er griff darin die bereits um 1300 von Dietrich von Freiberg in seinem Werk De iride et de radialibus impressionibus entwickelte Idee auf, wonach ein Regenbogen durch die Brechung und Reflexion von Sonnenstrahlen innerhalb einzelner Tröpfchen erklärt werden kann. Seine „mysteriöse“ Erklärung der Regenbogenfarben war unzutreffend. Er wandte das kurz vorher von Willebrord Snell entdeckte Brechungsgesetz an, ohne die Dispersion (die wellenlängenabhängige Brechung des Lichts) zu kennen.
Aus dem Jahre 1700 stammt eine den Regenbogen betreffende Arbeit von Edmond Halley,[17] und 1704 brachte Isaac Newtons Theorie des Lichtes die Dispersion ins Spiel und machte so die Farbenpracht verständlich.[18]
War es zu Newtons Zeiten noch Thema kontroverser Diskussionen, ob Licht nun korpuskularen oder wellenartigen Charakter besitze, so war auch hier der Regenbogen ein wichtiger Ideengeber. Das Rätsel der überzähligen Bögen veranlasste 1801 Thomas Young zur Durchführung seines berühmten Doppelspaltexperimentes. Er wies damit die Wellennatur des Lichtes nach und konnte anschließend das Rätsel durch die Betrachtung von Interferenzerscheinungen lösen (1804).[19][20]
Youngs Theorie wurde 1849 von George Biddell Airy weiter verfeinert. Er erklärte die Abhängigkeit des exakten Farbverlaufs von der Tröpfchengröße. Die eigens entwickelten mathematischen Verfahren spielen im Rahmen der WKB-Näherung noch heute eine wichtige Rolle für die moderne Quantenmechanik.[18]
Moderne physikalische Beschreibungen des Regenbogens und ähnlich gearteter Probleme basieren im Wesentlichen auf der von Gustav Mie 1908 entwickelten und als Mie-Streuung nach ihm benannten Theorie.[21]
Im Schulunterricht kann seit den 1980er Jahren zur Veranschaulichung des Regenbogens und der Auswirkung der Beobachtungssposition ein Glasperlenbogen verwendet werden, bei dem auf einer schwarzen Oberfläche aufgebrachtes Glasperlen-Strahlmittel die Lichtbrechung übernimmt.
Anwendung in der optischen Messtechnik
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Regenbogenwinkel hängt – wie oben beschrieben – bei kugeligen Flüssigkeitströpfchen nicht von der Tropfengröße ab, sondern lediglich vom Brechungsindex. Diese wiederum ist bei einer bestimmten Wellenlänge eine temperaturabhängige Materialkonstante der tropfenbildenden Flüssigkeit. Deshalb kann durch Messung des Regenbogenwinkels, unter dem monochromatische Laserstrahlung von einem Nebel reflektiert wird, die Temperaturverteilung innerhalb des Nebels berührungslos bestimmt werden, falls – wie in technischen Anlagen meist der Fall – bekannt ist, welche Flüssigkeit den Nebel bildet.
Kulturelle Bedeutungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Als ein nicht alltägliches und beeindruckendes Naturschauspiel haben Regenbögen ihre Spuren in der Kulturgeschichte der Menschheit hinterlassen und sind zudem ein in unzähligen Kunstwerken dargestelltes Bildmotiv. Da der Regenbogen weltweit bekannt und mit zahlreichen positiven Attributen versehen ist, hat er auch immer wieder Einzug in die Symbolik gehalten.
Religion und Mythologie
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Regenbogen ist von jeher ein wichtiges Element zahlreicher Mythologien und Religionen über alle Kulturen und Kontinente hinweg. Die Mythen sprechen ihm dabei oft die Rolle eines Mittlers oder einer Brücke zwischen Götter- und Menschenwelt zu. Mythologien ohne Regenbogen sind selten. Der Regenbogen als Mythos findet sich auch in den Erzählungen relativ isolierter Kulturen; daraus lässt sich schließen, dass dieser Mythos auf der Erde an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeiten eigenständig erdacht und überliefert worden ist. Es geht nicht allein auf den Verkehr und den Austausch unter den großen Kulturen der Menschheit zurück, wenn der Regenbogen-Mythos heute überall auf der Erde aufgefunden werden kann.
Die australischen Ureinwohner, die Aborigines, verehren in ihrer Schöpfungsgeschichte eine Regenbogenschlange als den Schöpfer der Welt und aller Lebewesen.
Die griechische Mythologie sah ihn als Verbindungsweg, auf dem die Göttin Iris zwischen Himmel und Erde reist.
Nach der irischen Mythologie hat der Leprechaun seinen Goldschatz am Ende des Regenbogens vergraben. Vergleichbar ist die osttimoresische Legende um einen Kussi, einen steinernen Krug, voller Gold und Edelsteine. Der Ursprung dieser Goldschatz-Legenden hat einen archäologischen Hintergrund. Was heute Sondengänger freilegen, erledigte in früheren Jahrhunderten das Wetter. Folgt auf einen starken Regen Sonnenschein, glitzern vom Regenwasser aus dem Acker freigespülte historische Goldmünzen oder goldene Gegenstände auffällig im dunklen Boden. Dies gilt besonders, wenn die Sonne hinter dem Betrachter steht. Da diese Konstellation das Auge auch den von den Wassertropfen in der Luft reflektierten Regenbogen sehen lässt, schien für einen Bauern, der nach dem Regenguss seine Arbeit fortführte, der Goldfund auf dem nassen, dunklen Ackerboden vor ihm unter dem Regenbogen zu funkeln und aus diesem gefallen zu sein. Erzählungen über einen dem Regenbogen zu verdankenden Goldfund gab es wohl ebenso häufig wie heutige Sensationsmeldungen über Goldfunde. Eine schüsselartig geformte keltische Münze, die wegen ihrer halbkugeligen Form das Licht zum Betrachter reflektiert, trägt daher sogar den Namen Regenbogenschüsselchen.
In der germanischen Mythologie war der Regenbogen die Brücke Bifröst, die Midgard, die Welt der Menschen, und Asgard, den Sitz der Götter, miteinander verband. Während des Ragnarök, des Weltuntergangs der nordischen Mythologie, wird der Regenbogen zerstört. Regenbogen tauchen auch in der Schöpfungsgeschichte der Diné auf. Bei den Inka vertrat der Regenbogen die Erhabenheit der Sonne. Bei den Hawaiianern ist er der Sitz des höchsten Gottes Kāne.[22]
Babylonien
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]In der babylonischen Schöpfungsgeschichte Enuma Elisch („Als oben …“, im Folgenden Ee) wird davon erzählt, dass der Schöpfergott Marduk das Leben auf der Erde ermöglichte, indem er die Urflut, die Göttin Tiamat, tötete. Dieser Kampf geschah mit einem Bogen (Ee IV,35–40). Um das dauerhafte Bestehen der Schöpfung zu gewährleisten, nahm der höchste Gott, der Himmelsgott Anu, den Bogen Marduks und setzte ihn als „Bogenstern“ an den Himmel. Im babylonischen Mythos wird der Bogen vergöttlicht: Er darf in der Versammlung der Götter Platz nehmen und wird ewig erfolgreich sein (Ee VI,87–94). Der Bogen am Himmel ist in der altorientalischen Vorstellungswelt also ein kriegerisches Symbol für die göttliche Macht, Störungen auf der Erde zu bekämpfen und zu besiegen und so das Leben zu sichern. Assyrisches Rollsiegel: Eine Gottheit bekämpft mit dem Bogenstern eine dämonische Macht (1. Jahrtausend v. Chr.).
Judentum und Altes Testament
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Im Tanach (Gen 9 EU) ist der Regenbogen ein Zeichen des Bundes, den Gott mit Noach, den Menschen und allen Tieren schloss. Laut biblischer Erzählung versprach Gott nach dem Ende der Sintflut: „Ich will hinfort nicht mehr die Erde verfluchen um der Menschen willen, denn das Dichten und Trachten des menschlichen Herzens ist böse von Jugend auf.“ (Gen 8,21 EU) Der Regenbogen als Zeichen des Friedens zwischen Mensch und Gott nimmt damit eine altorientalische Tradition auf, nach der das Phänomen als abgesenkter, also nicht schussbereiter Bogen Gottes interpretiert wurde. Aufgrund dieser Stelle ist der Regenbogen im Judentum bis heute ein wichtiges religiöses Symbol.
„Und wenn es kommt, dass ich Wetterwolken über die Erde führe, so soll man meinen Bogen sehen in den Wolken. Alsdann will ich gedenken an meinen Bund zwischen mir und euch und allem lebendigen Getier unter allem Fleisch, dass hinfort keine Sintflut mehr komme, die alles Fleisch verderbe.“
Christentum und Neues Testament
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Erzählung Gen 9 bleibt auch im Christentum von besonderer Bedeutung; in der evangelischen Perikopenordnung ist sie am 20. Sonntag nach Trinitatis Lesungstext.
Zudem wird auch ein anderer Traditionsstrang wichtig. In Ezechiel 1 sieht der Prophet einen gewaltigen Thronwagen. Oben auf dem Thron ist ein heller Schein „wie der Anblick des Bogens, der sich an einem Regentag in den Wolken zeigt. … So etwa sah die Herrlichkeit Gottes aus.“ (Hes 1,28 EU).
Im griechisch verfassten Neuen Testament kommt der Regenbogen nur ein einziges Mal vor. In der Offenbarung des Johannes 10,1 EU erscheint ein Engel mit einem Buch vom Himmel herab, er ist in eine Wolke gehüllt und über seinem Kopf ist ein Regenbogen. Dieses Bild basiert auf Ezechiel 1,28. Das griechische Wort für diese Erscheinung heißt „iris“, und hier wird deutlich, dass die antike Vorstellung des Kriegsbogens vergessen ist. Wichtig an der Erscheinung ist die schillernde Farbenpracht, die Himmel und Erde verbindet. Das griechische Wort bezeichnet neben dem Regenbogen auch ganz allgemein einen farbigen Ring (oder Halbring). In Offb 4,3 EU steht in vielen deutschen Übersetzungen zwar Regenbogen, aber hier heißt es ausdrücklich, dass es sich um einen grünlich schimmernden Lichtkranz handelt – also einen Heiligenschein, der Gottes Gegenwart anzeigt. In der folgenden christlichen Tradition lebt das Symbol auf Ikonen und in der mittelalterlichen Malerei und Bildhauerei. Auf Altären und auf den Darstellungen des Jüngsten Gerichts über dem Eingangsportal einer Kirche wird Christus manchmal als der auf (oder in) einem Regenbogen sitzende Richter dargestellt – eine freie Aufnahme der Stellen in der Offenbarung vermischt mit Ezechiel. Der Regenbogen symbolisiert hier die Göttlichkeit Christi. Seit dem 12. Jahrhundert wird auch Maria in einem Regenbogen oder auf einem Regenbogen sitzend dargestellt und dadurch ihre Heiligkeit zum Ausdruck gebracht.
In Sirach 43,11–12 EU erscheint der Regenbogen mit „seinem Glanz“ als prächtiger Ausdruck der Schöpfung und als Grund, Gott als Schöpfer zu preisen.
Bildende Kunst
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Der Regenbogen ist nicht allein ein Motiv in Gemälden von Landschaftsmalern, beispielsweise im 19. Jahrhundert sowohl klassizistischer wie Joseph Anton Koch als auch romantischer wie Caspar David Friedrich. Die mit einem Regenbogen verbundenen Naturphänomene, etwa Alexanders dunkles Band (siehe oben), sind in der Naturfotografie ebenfalls ein beliebtes Bildmotiv.
Musik
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Auch in der Musik wird oft auf den Regenbogen Bezug genommen. So besingt Judy Garland 1939 in dem Pop-Lied Over the Rainbow eine Gegend „irgendwo über dem Regenbogen“, wo „Träume wahr werden“. Dieses Lied von Harold Arlen und E. Y. Harburg wurde 1994 als Coverversion von Marusha zu einer Techno-Hymne. Zum gleichen Genre zählt auch Rainbow To The Stars von Dune.
Der französische Komponist Olivier Messiaen, ein Synästhetiker, komponierte in seinem 1944 entstandenen „Quartett auf das Ende der Zeit“ (Quatuor pour la fin du temps) einen Satz mit dem Titel „Wirbel der Regenbögen für den Engel, der das Ende der Zeit verkündet“ (Fouillis d’arcs-en-ciel, pour l’Ange qui annonce la fin du temps). György Ligeti überschrieb 1985 eine seiner Etüden für Klavier mit Arc-en-ciel („Regenbogen“).
Die Rock-Band The Rolling Stones schilderte 1967 in ihrem Song She’s a Rainbow („Sie ist ein Regenbogen“) diverse Drogenerfahrungen und bediente sich dabei der Farbenpracht des Regenbogens als Metapher für die Weiblichkeit.
Die deutsche Hardrock-Band Scorpions nannte ihr zweites Studioalbum von 1974 Fly to the Rainbow, worauf sich am Ende das gleichnamige Stück befindet.
Rainbow war eine Hardrock-Band, die 1975 vom Gitarristen Ritchie Blackmore gegründet wurde. Das Debütalbum der Gruppe, Ritchie Blackmore’s Rainbow, enthält den Song Catch the Rainbow von Blackmore und dem Sänger der Band Ronnie James Dio.[23]
Bezugnehmend auf den sprichwörtlichen Topf mit Gold am Ende des Regenbogens heißt es in dem Lied All of my Heart (1982) der Pop-Band ABC: „No I won’t be told there’s a crock of gold at the end of the rainbow.“
Im Bereich des Metal ist der Song At the End of the Rainbow der schwedischen Band Hammerfall zu nennen, wo man am „Ende des Regenbogens mit Gold in den Händen“ stehen will (auf ihrem 1998 erschienenen Studioalbum Legacy of Kings). Und die deutsche Band Axxis singt Touch the Rainbow (auf ihrem 1990 erschienenen Studio-Album Axxis II).

Heraldik
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]In der Heraldik kann ein Abbild eines Regenbogens eine gemeine Figur oder auch ein Heroldsbild sein. Die Darstellung im Wappen mit der Berührung der Schildränder macht ihn zum Heroldsbild. In den meisten Wappen wird er als solches gestaltet.
Rezeption
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Am 7. Februar 2019 gab die Deutsche Post AG in der Serie Himmelsereignisse ein Postwertzeichen im Nennwert von 70 Eurocent mit der Bezeichnung Regenbogenfragment heraus. Der Entwurf stammt von Bettina Walter.
Weitere symbolische Verwendungen
- In der New-Age-Bewegung erschien der Regenbogen als Logo für deren Buchreihe „New Age, Modelle für morgen“. Er ziert seitdem zahlreiche esoterische Publikationen und Produkte, in denen er aber seine Symbolik verloren hat, und lediglich zur Erzeugung positiver Gefühle, Harmonie und Ganzheit dient.
- Teile der Hamburger Grün-Alternativen Liste, die nach der Bielefelder Bundesdelegiertenkonferenz von Bündnis 90/Die Grünen Anfang 1999 aus der Partei ausgetreten waren, nannten sich in der Folgezeit Regenbogen – Für eine neue Linke. Ihre Abgeordneten im Landesparlament, der Bürgerschaft, wurden als Regenbogenfraktion bezeichnet.
- Andere Sprach-Kombinationen mit Regenbogen sind z. B. Regenbogenpresse und Regenbogenforelle. Ein baden-württembergischer privater Radiosender nennt sich Radio Regenbogen. Auch der Name der Hilfsorganisation AIDA e. V. setzt sich aus den jeweiligen Anfangsbuchstaben aus dem portugiesischen Arco Iris do Amor (zu Deutsch: Regenbogen der Liebe) zusammen.
- In Anlehnung an eine indianische Prophezeiung, der zufolge nach der Verwüstung der Erde Krieger des Regenbogens („Menschen vieler Farben, Klassen und Glaubensrichtungen“) die Welt bevölkern werden, erkor Greenpeace den Regenbogen zu seinem Erkennungszeichen und taufte sein Flaggschiff auf den Namen Rainbow Warrior.
Regenbogenfahnen
Die Regenbogenfahne ist ein in der Geschichte vielfach und in verschiedenem Sinne verwendetes Symbol:
- Sie war die Flagge der alten südamerikanischen Hochkultur der Inkas.
- Während der Bauernkriege symbolisierte sie den Anspruch auf eine Wiederherstellung des Bundes mit Gott, entsprechend der christlichen Begründung ihrer Forderungen sowohl in den Zwölf Artikeln wie auch bei Thomas Müntzer.
- „World Peace Flag“ wurde 1913 offizielle Fahne des Weltfriedenskongresses.

- Homosexuelle des ausgehenden 20. und des beginnenden 21. Jahrhunderts sehen die von Gilbert Baker 1977 entworfene Regenbogenfahne mit sechs Farben als Zeichen für Toleranz und sexuelle Freiheit. Sie wird neben anderen Pride-Flaggen (siehe LGBT-Symbole) auch als häufigstes Symbol der LGBT-Community verwendet.
- Bei den Demonstrationen gegen den Irak-Krieg 2003 führte die italienische Friedensbewegung eine Regenbogenfahne mit sieben Farben mit dem Aufdruck Pace, italienisch für Frieden, ein. Die Reihenfolge der Farben ist zu der der LGBT-Regenbogenfahne umgekehrt (oben Rot, unten Violett). Sie dient auch der internationalen Friedensbewegung als Symbol.
- Die offizielle Flagge des Jüdischen Autonomen Gebiets in Russland zeigt vor weißem Hintergrund einen ebenfalls siebenfarbigen Regenbogen.[24] Die Farbreihenfolge ist gegenüber der italienischen Friedensfahne wiederum umgekehrt und entspricht damit der Farbfolge im natürlichen Haupt-Regenbogen.
Literatur
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Marcel G. Minnaert: Licht und Farbe in der Natur. Birkhäuser, Basel 1992, ISBN 3-7643-2496-1.
- Herch Moysés Nussenzveig: The theory of the rainbow. In: Scientific American. Vol. 236, No. 4, April 1977, S. 116–127.
- Kristian Schlegel: Vom Regenbogen zum Polarlicht. Leuchterscheinungen in der Atmosphäre. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001, ISBN 3-8274-1174-2.
- Michael Vollmer: Lichtspiele in der Luft. Atmosphärische Optik für Einsteiger. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2005, ISBN 3-8274-1361-3.
Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Eugen Willerding: Zur Theorie des Regenbogens, der Glorie und Halos. (PDF; 2,7 MB).
- Dietrich Zawischa: Über den Regenbogen. (PDF; 319 kB).
- Siegfried Wetzel: Wie entsteht eine Regenbogen? Die Geschichte seiner Erklärung seit Descartes.
- Zur Deutung der inneren Regenbögen. (PDF; 405 kB).
- Rainbows. Optik und erklärende Bilder (englisch).
- What are “all the colors of the rainbow”? Überzählige Regenbögen, Interferenzregenbögen (englisch).
- Das Zeichen in den Wolken. Die bunte Geschichte eines farbigen Symbols.
- Physically-Based Simulation of Rainbows. ( vom 6. April 2014 im Internet Archive). Simulationen von Regenbögen abhängig von Form und Größe der Wassertropfen (englisch).
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Michael Vollmer: Lichtspiele in der Luft. Atmosphärische Optik für Einsteiger. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2005, S. 116 f. und S. 124 ff.
- ↑ Felix Billet: Mémoire sur les Dix-neuf premiers arcs-en-ciel de l’eau. In: Annales scientifiques de l’École Normale Supérieure. Nr. 1/5, 1868, S. 67–109.
- ↑ Triple Rainbows Exist, Photo Evidence Shows. Bei: ScienceDaily.com. 5. Oktober 2011.
- ↑ Michael Theusner: Photographic observation of a natural fourth-order rainbow. In: Applied Optics. 50. Jahrgang, Nr. 28. The Optical Society, 1. Oktober 2011, ISSN 1559-128X, S. F129–F133, doi:10.1364/AO.50.00F129, PMID 22016236, bibcode:2011ApOpt..50F.129T (englisch, opticsinfobase.org [abgerufen am 6. Oktober 2011]).
- ↑ Michael Großmann, Elmar Schmidt, Alexander Haußmann: Photographic evidence for the third-order rainbow. In: Applied Optics. 50. Jahrgang, Nr. 28. The Optical Society, 1. Oktober 2011, ISSN 1559-128X, S. F134–F141, doi:10.1364/AO.50.00F134, PMID 22016237, bibcode:2011ApOpt..50F.134G (englisch, opticsinfobase.org [abgerufen am 4. November 2011]).
- ↑ Taubogen. Bei: meteoros.de.
- ↑ Marcel Minnaert: Licht und Farbe in der Natur. Birkhäuser Verlag, Basel/ Boston/ Berlin 1992, S. 257.
- ↑ Kreuzende Regenbögen. ( vom 7. November 2008 im Internet Archive). Wilhelm-Foerster-Sternwarte Berlin, Bild der Woche, Oktober 2000.
- ↑ Der Regenbogen des gespiegelten Sonnenlichts. Fachgruppe „Atmosphärische Erscheinungen“ der Vereinigung der Sternfreunde e. V.
- ↑ Ungeklärte Regenbogenerscheinungen. ( des vom 10. März 2007 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. Fachgruppe „Atmosphärische Erscheinungen“ der Vereinigung der Sternfreunde e. V.
- ↑ Atmospheric Optics: Twinned rainbows.
- ↑ Researchers unlock secret of the rare ‘twinned rainbow’. Bei: ScienceDaily.com. 6. August 2012.
- ↑ Iman Sadeghi u. a.: Physically-based simulation of rainbows. ( vom 4. Oktober 2013 im Internet Archive). (Februar 2012), ACM, Transactions on Graphics, 31 (1): 3.1–3.12.
- ↑ Beverly T. Lynds: About Rainbows.
- ↑ UQAC: René DESCARTES: Les Météores.
- ↑ Claus Zittel (Herausgeber, Übersetzer und Kommentator): René Descartes – Les Météores / Die Meteore. Zeitsprünge, Band 10, Heft 1/2, Klostermann, Frankfurt 2006.
- ↑ Edm. Halley: De Iride, Sive de Arcu Caelesti, Differtatio Geometrica, qua Methodo Directa Iridis Ntriusq; Diameter, Data Ratione Refractionis, Obtinetur: Cum Solutione Inversi Problematis, Sive Inventione Rationis Istius ex Data Arcus Diametro. Per Edm. Halley Reg. Soc. Soc. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 22, 1700, S. 714–725, doi:10.1098/rstl.1700.0058.
- ↑ a b J. B. Calvert: The Rainbow. ( vom 6. Oktober 2006 im Internet Archive).
- ↑ Beverly T. Lynds: About Rainbows.
- ↑ Mikolaj Sawicki, Pawel Sawicki: Supernumerary Rainbows. ( des vom 31. Mai 2016 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
- ↑ H. Moysés Nussenzveig: The theory of the rainbow. Scientific American, Bd. 236, Nr. 4, S. 116–127 (April 1977).
- ↑ haka ʻula a Kāne. In: hilo.hawaii.edu, abgerufen am 15. Oktober 2021 (englisch).
- ↑ Ritchie Blackmore’s Rainbow. In: AllMusic.com. Abgerufen am 24. Dezember 2019.
- ↑ Flagge des Jüdischen Autonomen Gebiets im Flaggenlexikon.