Einen Regenbogen sieht man, wenn Sonnenlicht durch die zahlreichen kugelförmigen Regentropfen eines Regens bzw. eines Regenschauers gebrochen, total reflektiert und beim Austritt wieder gebrochen wird.
Der Beobachter eines Regenbogens hat dabei die Sonne im Rücken und den Regenschauer von vorn. Je höher die Sonne steht, desto niedriger erscheint der Regenbogen, und umgekehrt.
Wie entsteht ein Regenbogen
Bekanntermaßen setzt sich das weiße Licht der Sonne aus sehr vielen verschiedenen Frequenzen zusammen, von denen der Mensch einen Teil als Farben wahrnehmen kann. Beim Eintritt von weißem Licht von einem optisch dünneren Medium (hier: Luft) in ein optisch dichteres Medium (hier: Wasser) wird das Licht gebrochen. Dabei wird der violette Lichtanteil am stärksten und der rote am wenigsten gebrochen, also abgelenkt. Das führt dazu, dass das weiße Licht der Sonne in die für uns sichtbaren Spektralfarben rot, orange, gelb, grün, blau, indigo und violett zerlegt wird. Das rührt daher, dass der Brechungsindex (phys. Symbol: n) für die verschiedenen Frequenzen unterschiedlich ist. Man bezeichnet dieses Phänomen übrigens als "Dispersion". In einem Prisma beispielsweise wird die Lichtbrechung zur Erzeugung der Spektralfarben aus verschiedenen Gründen gezielt eingesetzt.
Sofern Sonnenlicht auf die einzelnen kugelförmigen Tropfen eines Regenschauers trifft, wird es beim Eintritt in den Regentropfen, wie in der folgenden Abbildung ersichtlich, gebrochen, an der Rückseite dann "total" reflektiert und beim Austritt aus den Tropfen wieder gebrochen. Das gesamte Farbenspektrum, das aus vielen einzelnen Regentropfen herrührt, führt dann zu der bekannten Lichterscheinung eines Regenbogens. Dabei ist der Winkel zwischen dem einfallenden und ausfallenden Licht des "Hauptbogens" zwischen 40° (violett) und 42° (rot). Sofern das Licht in dem Regentropfen zweimal reflektiert wird vergrößert sich dieser Winkel auf 52°. Steht die Sonne höher als 42° über dem Horizont, so ist ein Regenbogen nicht mehr sichtbar. Die halb-kreisförmige Form des Regenbogens ist an sich Teil eine ganzen Kreises. Es entsteht in diesem Fall ein Kreis, wel der geometrische Ort aller Punkte in der Ebene des "Bildes" mit dem selben Reflexionswinkel (um 42°) und dem Beobachter auf der optischen Achse dieses "optischen Systems" ein Kreis ist!
In der Regel dauern Regenbögen nur einige Minuten. Aber am 30 November 2017 trat auf Taiwan ein Regenbogen, infolge besonderer Witterungsverhältnisse, mit einer Dauer von tatsächlich 9 Stunden auf.
Nebelbogen, Brockengespenst
Nebelbogen
Der Nebelbogen, auch als weißer Regenbogen bezeichnet, ist eine Sonderform des „normalen „ Regenbogens in Form eines kreisförmigen, weiß leuchtenden Bogens. Ein Nebelbogen entsteht - im Prinzip wie der Regenbogen - durch Brechung des Lichts an den Wassertropfen (Regentropfen) in der Luft. Im Fall des Nebelbogens scheint die Sonne auf eine Nebelwand, deren etwa 5 bis 15 Mikrometer großen Wassertröpfchen das Licht reflektieren.
Im Vergleich mit dem Regenbogen wird das einfallende weiße Sonnenlicht in diesem Fall nicht in seine verschiedene Farben gebrochen. Der Nebelbogen liegt der Sonne immer gegenüber und wird bei abnehmender Tröpfchengröße immer kleiner. Sind die Tröpfchen kleiner als 5 Mikrometer, kann man ihn mit dem bloßen Auge nicht mehr wahrnehmen. Größere Wassertropfen von mehr als 1,5 mm dagegen führen zu einer deutlichen Trennung der Farben und führen zu dem bekannten Regenbogen. Mit abnehmenden Tröpfchengrößen erscheint der Nebelbogen immer lichtschwächer und unter einer Tröpfchengröße von etwa 5 μm überlagern Streuungseffekte die Beugungs- und Brechungseffekte so stark, dass ein Nebelbogen nicht mehr gesehen werden kann.
Brockengespenst
Das Brockengespenst ist ein Lichteffekt, der erstmalig von dem Theologen und Naturforscher. Johann Esaias Silberschlag (1721-1792) im Jahre 1780 auf dem Brocken beschrieben wurde: Die Lichterscheinung entsteht dadurch, dass der Schatten des Wanderers auf eine Nebel- oder Wolken-Schicht fällt. Dabei wird der Schatten der Person nicht durch eine feste Fläche, wie einer Wand, abgebildet, sondern durch jeden Wassertropfen des Nebels einzeln. Das führt dazu, dass man den Schatten nicht stereoskopisch sehen kann und die Größe deutlich überschätzt. Durch die Bewegung der Luft bewegt sich der Schatten zudem, auch wenn der Wanderer sich nicht bewegt.
Diese Erscheinung kann zudem schweben, und das, ohne sichtbaren Kontakt zum Boden zu haben. Weitere Bedingungen für die Erscheinung sind eine kühle und feuchte Luft, sowie die fehlende Orientierung durch einen fehlanden Weitblick und fehlende sichtbare Nachbarberge. Häufig tritt zusätzlich ein farbiger Lichtkranz um den Schatten auf. Der Lichteffekt des Brockengespenstes tritt auch auf anderen Bergen auf oder ist bei Nebel im Licht von Autoscheinwerfern zu beobachten, was zu Unfällen geführt hat. Da der Brocken jährlich über 300 Nebeltagen hat, ist die Erscheinung hier häufiger zu sehen. Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832) hat den Brocken dreimal bestiegen und wurde dabei von dem Brockengespenst erschreckt. Selbst wenn man den Grund für die Lichterscheinung kennt, ist der Anblick immer noch erschreckend.
Kommentare
Regenbögen haben mich von klein an sehr interessiert und zudem fasziniert. Danke für den Beitrag
Ich wusste bisher nicht, dass es auch Nebelbögen gibt. Ich habe mich bei Google und Gemini (KI) schlaugemacht: Es gibt sie tatsächlich. Gute Darstellung bei euch. Dem Brockengespenst bin ich bisher nicht begegnet und dachte immer, dass es sich um eine Sagengestalt wie Hexen oder Gnome handelt. Goruma wird immer mehr zu einem informativen kleinen Wikipedia.
Neuen Kommentar hinzufügen