Das farbenprächtige Naturschauspiel des Regenbogens ist weltweit ein Sinnbild für Hoffnung, Toleranz und Frieden. Gleich mehrere Bewegungen nutzen ihn als Symbol, so zum Beispiel die Naturschützer von Greenpeace und die Lesben- und Schwulenbewegung. Wie aber entstehen Regenbögen? Diese Frage stellen wir diesmal in unserer Serie "Nachgefragt".
Phänomen Licht
Das Sonnenlicht vereint wie Lampenlicht das komplette Farbspektrum von Rot bis Violett. Es wird von unseren Augen jedoch nur als Weiss oder als farblose Helligkeit wahrgenommen.
Die Farben kommen erst zum Vorschein, wenn der Lichtstrahl gebrochen oder abgelenkt wird. Weil jede Farbe eine eigene Wellenlänge besitzt - am langwelligsten ist Rot, dann folgen Orange, Gelb, Grün, Blau und zuletzt das kurzwellige Violett -, wird auch jede Farbe in einem anderen Winkel gebrochen. Wenn also der Lichtstrahl bei seinem Weg durch die Luft auf einen Stoff mit anderer Dichte, beispielsweise Wasser, trifft, knickt er durch diese Störung ab und die enthaltenen Farben kommen zum Vorschein.
Optisches Ereignis
Mit Hilfe eines Prismas lässt sich diese "Entmischung" des normalen Sonnenlichts einfach nachvollziehen: Auf diese Weise kann man die enthaltenen Spektralfarben sichtbar machen. Weil die geschliffene Glaspyramide keine parallelen Seiten hat, wird der Lichtstrahl zweimal abgelenkt - beim Einfallen in das Prisma und noch einmal beim Austreten. Dadurch wird das gewöhnliche weisse Licht dazu gebracht, sich in die unterschiedlichen Wellenlängen aufzuspalten. Es wird in die Farben zerlegt, und auf der anderen Seite kommt der Lichtstrahl verwandelt als Regenbogen zum Vorschein. Am wenigsten knickt das langwellige rote Licht ab, am stärksten das kurzwellige violette Licht. Daher ergibt sich die typische Anordnung der Farben. Rot liegt am oberen Rand, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett folgen.
Voraussetzung
Die beeindruckende Farbenpracht eines Regenbogens in der freien Natur funktioniert nach demselben Prinzip. Dies geschieht allerdings nur, wenn einige Voraussetzungen zusammenkommen: Zunächst braucht es Regen und Sonnenschein - genauer: man muss die Sonne im Rücken und die Regenwand vor sich haben. Ausserdem muss der Winkel zwischen Wassertropfen und Sonnenlicht stimmen. Nur wenn er 40 Grad beträgt, kommt das Naturschauspiel von Sonne und Regen zustande. Natürliche Regenbögen gibt es demnach nur morgens oder abends, wenn die Sonne verhältnismässig tief steht. Mittags sind sie wegen des zu grossen Winkels physikalisch unmöglich.
Form
Die Wassertropfen funktionieren wie das Prisma, lenken die Strahlen der Sonne ab und projizieren die Farben an den Himmel. Dabei entsteht theoretisch sogar ein Regenbogenkreis, den man bei idealen Bedingungen aus dem Flugzeug heraus auch erleben könnte. Wir nehmen den Regenbogen nur deshalb als Halbrund wahr, weil wir auf der Erde stehen.
Die runde Form an sich entsteht durch den Blickwinkel des Betrachters. Stellt man sich die Lichtquelle der Sonne als Spitze eines (Licht-)Kegels vor, in dem der Beobachter selber steht, so fällt sein Blick auf die obere Rundung dieser Kegelhülle, während der untere Teil hinter dem Horizont verschwindet.
Wie auf dem Foto zu erahnen ist, bildet sich zu dem kräftigen Hauptbogen stets noch ein farbschwächerer Nebenregenbogen. Ursache ist die zweifache Reflexion des Lichts in den unzähligen Regentropfen. Dieser Nebenregenbogen, dessen Farbfolge von Rot bis Violett reicht - also genau umgekehrt zum Hauptbogen erscheint - wird allerdings nicht immer sichtbar.
Sonderfälle
Viel seltener als die Farbschauspiele am Tag lassen sich auch Mondregenbögen beobachten, die durch das Licht des Erdtrabanten ausgelöst werden. Allerdings kann der Mond bei weitem nicht mit der Lichtstärke der Sonne mithalten. Wenn man also bei Vollmond das Glück hat, einen Mondregenbogen zu entdecken, nimmt ihn das menschliche Auge wegen der Lichtschwäche meist lediglich als weiss wahr. Trotzdem sind auch nächtliche Regenbögen - Fotos beweisen es - farbig.
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