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Regenbogen - Krümmung verständlich erklären

Warum hat der Regenbogen eine Krümmung, die sich über den ganzen Himmel zieht? Dieser Sachverhalt ist tatsächlich nicht ganz einfach zu erklären, auch wenn das Naturphänomen wohl jeden begeistert.

Man sieht nur einen Teil des Regenbogenkreises.
Man sieht nur einen Teil des Regenbogenkreises.

Was Sie benötigen:

  • einen Moment Geduld für die Erklärung

So kommt der Regenbogen zu seiner Krümmung

Ein Regenbogen fasziniert wohl jeden, der ihn bei Sonnenschein und gleichzeitigem Regen am Himmel erblickt. Allerdings verwundert es doch, dass der sich in einem mehr oder weniger hohen Bogen, eben als Krümmung, über den Himmel zieht.

  • Ein Regenbogen entsteht, weil das weiße Licht der Sonne durch die einzelnen Tropfen des Regens in seine bunten Spektralfarben zerlegt wird. Der tiefer liegende physikalische Grund ist, dass das Licht beim Übergang von Luft in das Wasser eines Tropfens abgelenkt und in seine Farben aufgespalten wird. Gleiches kann man auch bei Glasprismen beobachten. Man kann diesen Vorgang mit einem rundlichen Cognacschwenker, der mit Wasser gefüllt ist, ausprobieren. 
  • So ein Regenbogen entsteht nun jedoch nicht aus einem einzelnen Tropfen und einem einzelnen Sonnenstrahl. Er ist das Ergebnis unzähliger Tropfen und unzähliger Sonnenstrahlen. So bildet der rote Strahl mit dem ursprünglichen weißen Strahl von der Sonne immer einen Winkel von 42°, der sich aus physikalischen Gesetzen ergibt. Der Winkel für blau ist ein wenig kleiner.
  • Aber warum die Krümmung? Es könnte doch auch eine Gerade am Himmel sein! Das Schauspiel "Sonne - Beobachter - Regenbogen" findet im dreidimensionalen Raum statt. Die Ablenkung um 42°-Bedingung gilt natürlich nicht nur in einer Ebene, sondern für alle Richtungen relativ zum Beobachter. Alle Strahlen, die den Regenbogen bilden, liegen daher auf einem Kegelmantel. Die Spitze dieses Kegels ist beim Beobachter.
  • Das andere Ende dieses Strahlenkegels ist ein Kreis am Himmel. Aber der Beobachter kann natürlich nicht diesen kompletten Kreis sehen, sondern nur den Teil, der oberhalb des Horizontes liegt. Steht man auf einem Berg, so kann man größere Teile des Kreises sehen, der Regenbogen erscheint einem dann größer und faszinierender.
  • Die Krümmung des Regenbogens ist also eigentlich ein Kreis, den man übrigens vom Flugzeug aus auch wirklich als ganzen Kreis beobachten kann. 

Es gibt übrigens in vielen Fällen noch einen zweiten, lichtschwächeren Regenbogen. Er entsteht, wenn das Sonnenlicht im Tropfen noch einmal zusätzlich reflektiert wird. Hier gilt die Bedingung 51° und dieser Nebenregenbogen ist dadurch am Himmel höher. Achten Sie einmal auf diese Erscheinung.

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