Die Farben des Regenbogens stehen als Symbol für Harmonie, Ganzheitlichkeit oder Naturschutz. Wie diese typische Farbenfolge zustande kommt, ist zwar längst enträtselt, aber dennoch hat der Bogen aus Licht seine Faszination und Symbolkraft für uns nicht verloren. Besonders spektakulär ist das Schauspiel, wenn gleich zwei Regenbögen zusammen am Himmel stehen. Wie aber kommt es zu dieser Verdopplung?
Ein einfacher Regenbogen entsteht dadurch, dass das Sonnenlicht von Regentropfen gebrochen und reflektiert wird. Im Gegensatz zum Volksglauben hat er keinen festen Ort, das Ende des Regenbogens und den angeblich dort versteckten Goldschatz gibt es nur im Märchen. Die Richtung, in der ein Regenbogen zu sehen ist, lässt sich dagegen äußerst genau bestimmen: Er erscheint immer in einem Winkelabstand von 42 Grad um den Punkt, der der Sonne genau gegenüber liegt. Da dieser Sonnengegenpunkt bei hochstehender Sonne hinter dem Horizont liegt, ist es unmöglich, mittags einen Regenbogen zu beobachten. Je höher die Sonne am Himmel steht, desto flacher ist der Regenbogen, bei tiefstehender Abendsonne wölbt er sich entsprechend hoch.
Reflektionswinkel von 42 Grad
Warum aber beträgt dieser Winkel immer 42 Grad? Lichtstrahlen, die in einen Wassertropfen eintreten, werden von der Grenzschicht zwischen Wasser und Luft in einem bestimmten Winkel zu ihrer ursprünglichen Einfallsrichtung reflektiert. Eine größere Ablenkung als 42 Grad ist jedoch aus physikalischen Gründen nicht möglich. Alle Lichtstrahlen, die eigentlich noch weiter als diese 42 Grad gebrochen werden müssten, konzentrieren sich an diesem Grenzwert und bilden dadurch den für uns sichtbaren Regenbogen.
Da das Sonnenlicht aus Strahlen verschiedener Wellenlänge aufgebaut ist, und sich die Brechung für jede Wellenlänge etwas unterscheidet, wird das Licht nicht nur abgelenkt, sondern auch in seine Farbanteile zerlegt. Blaues Licht wird stärker gebrochen als rotes und liegt dadurch beim Austritt aus dem Tropfen näher am ursprünglichen Strahl. Im Regenbogen sehen wir daher den blauvioletten Streifen am weitesten innen, gefolgt von grün, gelb und ganz außen rot.
Doppelte Reflektion führt zu doppeltem Regenbogen
Oft ist zusätzlich zum Hauptbogen noch ein weiter außen liegender blasserer Nebenbogen zu sehen, der fast wie ein Spiegelbild des ersten Bogens wirkt, da seine Farbreihenfolge genau umgekehrt wie die des Hauptbogens ist. Wie der „normale“ Regenbogen, wird auch beim Nebenbogen das Licht in Regentröpfchen gebrochen. Bei einem bestimmten Eintrittswinkel wird aber ein Teil des Lichtstrahls nicht nur einmal, sondern zweimal an der Grenzschicht im Inneren des Tropfens reflektiert. Der Grenzwert für den Winkel ist in diesem Fall 51 Grad.
Wenn diese Lichtstrahlen den Tropfen wieder verlassen, kreuzen sie die ursprüngliche Richtung des Sonnenlichts. Da der blaue Lichtstrahl wieder stärker gebrochen wird als die anderen Farben, bildet er nach dem Überkreuzen einen etwas größeren Winkel, im Nebenbogen liegt die blaue Farbe daher außen. Da die Menge der zweimal reflektierten Lichtstrahlen geringer ist als die der einfach reflektierten, erscheint der Nebenbogen deutlich schwächer.
30.04.2014 – AKR
