Gestern Abend gab es in Jena ein ganz besonders tolles Naturschauspiel. Schon der Blick nach Westen Richtung Sonnenuntergang war fantastisch:

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Bild: @n4d1n1

Ok, das sieht zwar so aus, als wäre da irgendwo in Weimar ne Atombombe hochgegangen. Aber die Stadt steht noch und es war “nur” ein äußerst spektakulärer Sonnenuntergang. So richtig fantastisch aber wurde es, wenn man dem Sonnenuntergang den Rücken zudrehte und Richtung Osten blickte. Da gab es dann einen Regenbogen zu sehen. Und was für einen! Es war der spektakulärste, den ich jemals gesehen habe. Gewaltig groß und breit und die Farben so kräftig als wären sie direkt mit Wandfarbe an den Himmel gemalt. Ein Anblick bei dem einen der Mund offen blieb und der sich leider nicht wirklich mit einer Kamera festhalten ließ (zumindest nicht, wenn man von Fotografie so wenig Ahnung hat wie ich). Ich habe es aber trotzdem probiert:

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Naja, wie ich schon sagte. Kein Vergleich mit dem Original. Nichtmal den sekundären Regenbogen kann man wirklich gut sehen. Glücklicherweise gab es aber einige andere Jenaer und Jenenser, die bessere Fotos machten:

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Dieses Bild hier hat ScienceBlog-Kollegin Anke gemacht:

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Ein ganz besonders fantastisches Bild hat Sebastian Grabert gemacht:

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Bild: Sebastian Grabert

Und hier noch eine tolle Aufnahme von Uta von Förster:

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Uta von Förster

Ach, ihr hättet das live sehen sollen, das war wirklich alles viel beeindruckender, selbst wenn die Fotos cool sind! Auf denen erkennt man auch toll ein paar Eigenschaften des Regenbogens, die man nicht so häufig sieht. Den Nebenregenbogen zum Beispiel oder “Alexanders dunkles Band” (der Bereich zwischen den beiden Bogen der dunkler aussieht als der Bereich innerhalb des Hauptregenbogens). Glücklicherweise kann man das alles auch erklären. Denn im Gegensatz zu John Keats der sich in einem Gedicht über die bösen Wissenschaftler beschwert, die es wagen, den Regenbogen zu erklären und ihm den Zauber nehmen:

“Do not all charms fly

At the mere touch of cold philosophy?

There was an awful rainbow once in heaven:

We know her woof, her texture; she is given

In the dull catalogue of common things.

Philosophy will clip an Angel’s wings,

Conquer all mysteries by rule and line,

Empty the haunted air, and gnomed mine–

Unweave a rainbow, as it erewhile made.”

halte ich es da mit Richard Feynman, der sagte dass eine Erklärung der Dinge die vorhandende Schönheit nie zerstören kann. “Es kommt immer nur Schönheit hinzu”, sagte er und damit hat er natürlich Recht. Also! Schauen wir uns, wie ein Regenbogen entsteht. Das ist nämlich komplizierter, als man sich denken mag. Klar, der Regenbogen ensteht durch das Licht der Sonne, dass in den Tropfen gebrochen wird wie in einem Prisma. So viel lernt jedes Kind schon in der Schule. Doch die Details sind weniger Menschen bekannt.

Ein Regenbogen ist zum Beispiel kein fixes Gebilde um das man herum gehen könnte um es zum Beispiel von der Seite oder von gegenüber zu betrachten. Man kann ihn nur dann sehen, wenn die Sonne genau hinter einem steht. Und er existiert nur, wenn man ihn betrachtet. Ohne Beobachter gibt es keinen Regenbogen. Die Regentropfen fallen ja zu Boden und sind ständig in Bewegung. Die Tropfen, die dafür sorgen dass wir einen Regenbogen sehen sind also nie die selben sondern wechseln sich ständig ab. Das Sonnenlicht trifft auf die Tropfen und wird als Kegel buntem Lichts unter einem Winkel von etwa 42 Grad wieder zurück geworfen.

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Strahlengang im Regentropfen

Jeder Regentropfen reflektiert und bricht das Licht und erzeugt dabei alle Regenbogenfarben. Wir sehen aber nur die Lichtstrahlen die unser Auge treffen und weil verschieden farbiges Licht verschieden stark gebrochen wird sehen wir die typische Abfolge von Farben im Regenbogen:

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Kommentare (33)

  1. #1 Hoffmann
    18. Juli 2011

    Weil’s mir mein Nachbar zurief als wir alle den Regenbogen bestaunten (und auch fotografierten ;-), Kannst du erklären warum ein Regebogen immer ein Bogen ist?

  2. #2 Anke Bebber
    18. Juli 2011

    Ach Florian,
    danke für die schöne Zusammenfassung und optische Analyse!

  3. #3 fatmike182
    18. Juli 2011

    Super Fotos!
    Habe erst gestern wo so einen typsichen “Facts about Rainbows” Link gelesen. Darin war dann auch erklärt, warum Regenbogen kein echtes Spiegelbild haben, das Band zwischen zwei Regenbogen ist auch vorgekommen.
    http://www.sciencebase.com/science-blog/facts-about-rainbows.html

    Wie ist das mit dem Spiegelbild gemeint?

  4. #4 ulf_der_freak
    18. Juli 2011

    Vergiß nicht, den Schatz zu heben, der am Ende des Regenbogens vergraben liegt.

  5. #5 Katharina
    18. Juli 2011

    hej :)
    ja, es war fantastisch! ich hab eine panorama-aufnahme gemacht, die den ganzen regenbogen zeigt. wenn du die haben willst, meld dich bei mir :)

    lg, katha

  6. #6 Florian Freistetter
    18. Juli 2011

    @Hoffmann: Das mit dem Bogen hängt damit zusammen, wie hoch die Sonne steht. Von einem Flugzeug aus kann man einen “Regenkreis” sehen 😉 Wikipedia hat das schön ausführlich erklärt: http://de.wikipedia.org/wiki/Regenbogen#Nebenregenbogen

  7. #7 Florian Freistetter
    18. Juli 2011

    @Katharina: Schick mir das Bild an florian@astrodicticum-simplex.de Dann bau ich es gerne noch in den Artikel ein!

  8. #8 Rollo
    18. Juli 2011

    Habe neulich auch einen sehr beeindruckenden Regenbogen (mit Sekundärem) gesehen. Einige andere meinten, wenn man ganz genau schaue, sieht man sogar einen Dritten. Kann sowas überhaupt sein?

    Und was aber auf jedenfall beeindruckend war – auch dafür fehlt mir die Erklärung: Der Hauptregenbogen hatte mehrere Farbdurchläufe. Ich konnte mindestens 3 zählen.
    Hatte immer gedacht, sowas geht nicht, und hatte als ich den Artikel sah gehofft, dass das angeschnitten wird.

    Gibts dazu Beobachtungen? Fand das wirklich spektakulär. Leider hatte keiner einen Fotoapparat mit.

  9. #9 Florian W.
    18. Juli 2011

    Das “Erklärbild” gibt es auch als interaktive Flashanimation.

  10. #10 Florian Freistetter
    18. Juli 2011

    @Rollo: “Hatte immer gedacht, sowas geht nicht, und hatte als ich den Artikel sah gehofft, dass das angeschnitten wird. “

    Wurde doch:

    Es ist theoretisch auch möglich, drei oder noch mehr Bögen zu sehen; das Licht wird hier allerdings immer schwächer so dass nur wenige Sichtungen von dreifachen Regenbögen bekannt sind.

    “. Gibts dazu Beobachtungen? “

    Eine der prominensten Beobachter ist z.B. Edmund Halley: http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2008/07/wissenschaftsbloggen-im-17-jahrhundert.php

  11. #11 klauszwingenberger
    18. Juli 2011

    Kannst du erklären warum ein Regebogen immer ein Bogen ist?

    Ja.

    Der Bogen ist der Teil eines Kreises, dessen Fortsetzung unter dem Horizont liegen würde. Und der Kreisbogen ist diejenige geometrische Linie, bei der alle Punkte von dem Mittelpunkt der eingeschlossenen Fläche den gleichen Abstand haben.

    Die Lichtquelle (Sonne) liegt dem Regenbogen genau gegenüber. Da für die Refraktion in den Regentropfen stets die gleichen optischen Verhältnisse gelten (siehe F.F.’s Artikel), müssen die Brechungserscheinungen auch alle auf einer Linie liegen, die von ihrem Mittelpunkt jeweils einen gleich großen (Winkel-)Abstand haben. Also auf Kreisbögen.

  12. #12 Rollo
    18. Juli 2011

    Hatte das im Artikel so verstanden, dass es um den sek. und weitere (getrennt voneinander) Bögen ginge. Die werden ja auch immer schwächer.

    Aber dass der Hauptbogen mehrmals alle Farben durchwandert?

  13. #13 Florian Freistetter
    18. Juli 2011

    @Rollo: Ja, so wars auch gemeint, mehrer voneinander getrennte Bögen. Aber es gibt auch Bögen mit mehreren Farbbändern, die entstehen durch Interferenzeffekte: http://de.wikipedia.org/wiki/Regenbogen#Sonderformen.2C_Einfluss_der_Tr.C3.B6pfchengr.C3.B6.C3.9Fe_und_Interferenzeffekte

  14. #14 Andy
    18. Juli 2011

    Danke schön für den schönen Artikel und die tollen Bilder.

    Ich und viele tausend andere konnten übrigens 2007 auf dem Southside-Festival einen Dreier-Regenbogen sehen. Der dritte Bogen war nur sehr schwer vor dem dunklen Gewitterhimmel zu erkennen. Leider hatte ich keine Kamera dabei und die Bilder, die ich so gesehen habe, haben den leider nicht mehr mit drauf.

    Aber in solchen Situationen versteht man, warum Menschen früher an Götter glaubten. Erst zerfetzt dir ein Mordsgewitter die Hütte und wenn alles wieder gut ist kommt ein buntes Zeichen am Himmel.

  15. #15 Florian Freistetter
    18. Juli 2011

    Ich hab grade ein besonders tolles Bild von nem Leser zugeschickt bekommen und es oben eingefügt! Echt fantastisch!

  16. #16 John
    18. Juli 2011

    Der Satz “Diese “Nebenregenbogen” entstehen, weil das Licht im Tropfen nicht nur einmal gebrochen wird, sondern mehrmals.” Ist so, vorsichtig ausgedrückt, missverständlich.

    Bei jedem Regenbogen wird das Licht jeweils zweimal gebrochen. Einmal beim Eintritt in den Tropfen, einmal beim Austritt. An der Rückwand des Tropfens tritt das Licht nicht
    aus, sondern wird (Stichwort: Totalreflexion) reflektiert. Beim ersten Regenbogen wird das Licht einmal reflektiert, beim ersten Nebenregenbogen zweimal. Diese Reflexion erklärt dann auch die Umkehrung der Farbfolge.

  17. #17 Horatiorama
    18. Juli 2011

    Wenn die wissenschaftliche Beschreibung nichts von der Schönheit raubt, dann sind ja auch noch die Schätze und die ostthüringischen Leprechauns da. … In diesem Sinne mag ich fordern: Fotos vom Goldschatz/Leprechaun oder nie passiert!!1!

  18. #18 Bullet
    18. Juli 2011

    Au ja. Hammerfotos. Indeed. Der letzte mit dem Halbkreis ist dann aber nochmal extra-beeindruckend.

  19. #19 Cyberdroid
    18. Juli 2011

    Sehr schönes Bilder.
    Aber ich glaube, ihr hattet einfach nur Besuch von Nyan-Cat.

  20. #20 Michi
    18. Juli 2011

    Hi Floh,

    ich möchte dir bei dieser Gelegenheit einmal dafür danken, dass du Bilder aus der Wikipedia/Wikimedia Commons nicht einfach klaust – wie es die meisten tun – sondern Lizenzgerecht mit Namens- und Lizenznennung übernimmst.
    Viel zu viele Leute meinen mit den Wikipediainhalten tun und lassen zu dürfen was sie wollen ohne die Lizenz zu berücksichtigen.

    Nochwas:
    dein Flattr-Button ist bald bei 1.000! Vlt. magst du dazu dann was schreiben und mehr Leute ermutigen flattr auf ihren Blogs zu verwenden.

  21. #21 Marc
    18. Juli 2011

    Wenns um Regenbogen geht, geht kein Weg an Walter Lewin vorbei!!


    (Hab auf die Schnelle leider nur ein 240px Video gefunden)

  22. #22 Markus
    18. Juli 2011

    schön, schön… danke für die bilder!

  23. #23 haarigerTroll
    18. Juli 2011

    kann leider nicht widerstehen: http://knowyourmeme.com/memes/double-rainbow :) Aber ernsthaft: Superschöne Bilder!

  24. #24 Christian Berger
    18. Juli 2011

    Ganz wichtig bei Regenbogen, immer auf der Seite stehen von der der Wind kommt, sonst kann es gefährlich werden, wenn der umkippt. 😉

  25. #25 juliaL49
    18. Juli 2011

    Hui, ja der ist (die sind) wirklich schön. Ich hab vor einigen Jahren auch mal so einen wie hingemalten gesehen, aber leider nicht den kompletten Bogen.

    Zum Gedicht: Dawkins hat das in seinem entsprechend benannten Buch “Unweaving the Rainbow” auch zum Anlass genommen, dass Erklärungen die Sache nur noch interessanter machen.

  26. #26 Paul Zelmer
    18. Juli 2011

    Hat noch niemand Niburu oder wie das Vieh heißt erwähnt! >:O Es ist doch eindeutig ein brauner Zwerg da im Garten zu sehen!!

  27. #27 Brendgut
    19. Juli 2011

    Whoa, that’s a full rainbow all the way
    Double rainbow, oh my God, double rainbow
    It’s a double rainbow all the way…damn
    It’s a double rainbow all the way…damn, oh my God
    What does this mean? It’s so bright, so vivid
    Double rainbow, double rainbow, it’s so intense
    What does this mean? It’s startin to even look like a triple rainbow
    That’s a whole rainbow, man, ahhhh!
    Double rainbow all the way ‘cross the sky
    Yeah, Yeeeeaaaaah, so intense
    Double rainbow all the way ‘cross the sky
    Wow, wow, oh my God, look at that rainbow

  28. #28 Micha
    19. Juli 2011

    Wunderschön!
    … und es erinnert mich immer wieder daran, dass ich als Schulphysikbanause die Farben und ihre Reihenfolge erst auswendig kenne seit ich jenes Lied gehört habe:

  29. #29 FLoeckchen
    21. Juli 2011

    Hach, da haben sich die Leprechauns ja richtig Mühe gegeben 😛

    Letztes Jahr hatte ich hier in der Gegend einen ähnlich spektakulären Regenbogen gesehen. Eigentlich war ich ziemlich mies drauf an jenem Tag, doch der Regenbogen hat mir meine Laune schlagartig erhellt.
    Der sekundäre Bogen war auch dort noch sehr deutlich sichtbar. Ich hatte aber den Eindruck, dass weiter außen noch sehr schemenhaft so etwas wie ein dritter Bogen sichtbar war… sehr blaß, verschwommen und etwas breiter als die anderen beiden… kann aber auch Einbildung gewesen sein.

  30. #30 Pengozo
    21. Juli 2011

    Wer sich für die Physik weiter interessiert dem sei folgende Vorlesung ans Herz gelegt.

    http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-02-electricity-and-magnetism-spring-2002/video-lectures/lecture-31-rainbows/

    Wirklich SEHR GUT (die gesamte Vorlesung übrigens!!)

  31. #31 René
    25. Juli 2011

    Bin echt begeistert von den tollen Aufnahmen! Quasi zur richtigen Zeit, am richtigen Ort :)

  32. #32 Moss
    26. Juli 2011

    @John:
    Danke für die Klarstellung. Ich werfe mal noch den Hinweis auf den Flüstergalerie-Effekt dazu, also (ursprünglich) den Effekt, dass sich Schall entlang der Wand einer kreisförmigen Halle (Kapelle, Kuppel, Kirche, …) auszubreiten scheint, weil er immer wieder reflektiert wird.

    Derzeit ist das gerade ein großes Thema in der Lasertechnik; da benutzt man sowas mit Licht als Laserresonator; und bei den tertiären (usw.) Regenbögen haben wir eben auch den Effekt, dass das Licht entlang der Oberfläche durch den Tropfen reflektiert wird. Wenn man das zu Ende denkt, erklärt es auch, warum die Bögen mit steigender Ordnungszahl rapid schwächer werden: da die inneren Winkel immer näher an den Grenzwinkel der Totalreflektion kommen, wird auch der Anteil des entkommenden Lichts immer geringer; und irgendwann (vierte, fünfte, sechste Ordnung?) wird der Grenzwinkel auch für alle denkbaren Strahlengänge überschritten, da dass gar kein Licht mehr aus dem Tropfen entkommt.

    Mag das mal jemand ausrechnen? Ich krieg’ das heute nicht mehr zusammen … 😉

  33. #33 Dietmar
    29. Juli 2011

    Danke, Pengozo!