Der Regenbogen ist ein faszinierendes Phänomen der Natur. Fundamentale Regeln der Lichtbrechung lassen die typische Abfolge farbiger Bänder entstehen, in seltenen Fällen ist sogar ein doppelter Regenbogen zu bestaunen. Aber wie ist es mit dreifachen Regenbögen? Kann es sie geben? Und wie entstehen sie?
Unter den vielen Wundern der Welt sind Regenbögen jedem Kind bekannt. Sie erscheinen dann, wenn bei Regen das Sonnenlicht von hinten auf die Wassertropfen scheint. Die verschiedenen Wellenlängen des Sonnenlichts werden in den Tropfen jeweils ein wenig unterschiedlich gebrochen. Dadurch spaltet sich das Licht in seine farbigen spektralen Bestandteile auf – wir sehen die typischen Farbbänder. Weil das kurzwelligere blaue Licht in den Wassertröpfchen am stärksten gebrochen wird, liegt der blaue Streifen dabei innen, der rote außen.
Vom einfachen zum doppelten Bogen
Ein Regenbogen erscheint dabei immer in einer bestimmten Ausrichtung: Er steht an der der Sonne genau entgegengesetzten Seite des Himmels in einem Winkelabstand von 42 Grad um den Sonnengegenpunkt. Da dieser Sonnengegenpunkt bei hochstehender Sonne hinter dem Horizont liegt, ist es unmöglich, mittags einen Regenbogen zu beobachten.
Manchmal ist zusätzlich zum Primär-Regenbogen aber außen noch ein weiterer, blasserer Nebenbogen zu sehen, der fast wie ein Spiegelbild des ersten Bogens wirkt. Denn seine Farbreihenfolge ist genau umgekehrt wie die des Hauptbogens. Der Grund: Bei den Sekundärbögen werden die Strahlen im Inneren des Tropfens zweimal reflektiert. Aufgrund der doppelten Reflexion ist die Intensität geringer und die Farbreihenfolge umgekehrt.
Dreifache Brechung im Tropfen
Doch wie ist dies mit Dreifachbögen? Kann ein Regenbogen auch zwei Nebenbögen ausbilden? Dass dies theoretisch geht, ist schon länger bekannt. Demnach entsteht ein Regenbogen dritter Ordnung dann, wenn das Sonnenlicht in den Tropfen dreifach gebrochen wird. Dies führt allerdings dazu, dass die farbigen Lichtstrahlen den Tropfen in Richtung der Sonne wieder verlassen. Um einen tertiären Regenbogen zu sehen, muss man daher stärker ins Sonnenlicht blicken.
Weil der dritte Bogen aber nur ein Viertel so leuchtstark ist wie der Primärbogen, ist er unter den meisten Bedingungen nicht zu erkennen. Das helle Sonnenlicht macht es fast unmöglich. Es ist daher kaum verwunderlich, dass der erste fotografische Nachweis eines Tertiär-Regenbogens erst im Jahr 2011 in einer Fachzeitschrift veröffentlicht wurde.
Spiegelbögen und Interferenzbögen
Allerdings: „Ein echter Regenbogen dritter Ordnung sollte nicht mit den viel häufigeren Phänomenen der Interferenzbögen und Spiegelbögen verwechselt werden“, erklärt Klimaforscherin und Wolkenexpertin Yi-Ling Hwong vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA). Ein Spiegelbogen entsteht, wenn eine Wasserfläche wie ein See das Sonnenlicht spiegelt und dadurch die Eintrittswinkel in die Tropfen verändert. Der Spiegelbogen schneidet meist den Primärbogen.
Interferenzbögen verlaufen zwar parallel zum Primärbogen, liegen aber anders als echte Nebenbögen auf der Innenseite des ersten Regenbogens. Sie bilden eine Reihe dicht nebeneinander liegender Kopien des ersten Regenbogens, die immer schmaler und schwächer werden. Ihre Ursache sind Überlagerungseffekte der aus dem Tropfen austretenden Lichtstrahlen.
Quelle: Institute of Science and Technology Austria (ISTA)
