Sonne und Regen: Ein Rezept für Regenbogen

Egal, ob Sie glauben, dass sie ein Zeichen von Gottes Verheißung sind oder ob an ihrem Ende ein Goldschatz auf Sie wartet, Regenbögen sind eine der glücklichsten Darstellungen der Natur.

Warum sehen wir so selten Regenbögen? Und warum sind sie in der einen Minute hier und in der nächsten verschwunden? Klicken Sie auf , um die Antworten auf diese und andere Fragen zum Thema Regenbogen zu erkunden.

Was ist ein Regenbogen?

Unser neuer Tag / Wikimedia Commons

Haben Sie schon einmal bemerkt, dass die Farben eines Regenbogens (von außen nach innen) immer rot, orange, gelb, grün, blau, indigo, violett werden?

Um herauszufinden, warum das so ist, betrachten wir Regentropfen auf zwei Ebenen, eine über der anderen. In einem vorherigen Diagramm sehen wir, dass rotes Licht aus dem Wassertropfen in steileren Winkeln zum Boden gebrochen wird. Wenn man also in einem steilen Winkel schaut, bewegt sich das rote Licht von den höheren Tropfen im richtigen Winkel, um die eigenen Augen zu treffen. (Die anderen Farbwellenlängen treten in flacheren Winkeln aus diesen Tropfen aus und gehen daher über sie hinweg.) Aus diesem Grund erscheint Rot an der Spitze eines Regenbogens. Betrachten Sie nun die unteren Regentropfen. Beim Blick in flachere Winkel lenken alle Tröpfchen innerhalb dieser Sichtlinie violettes Licht auf das eigene Auge, während das rote Licht aus dem peripheren Sichtfeld heraus und nach unten zu den Füßen gelenkt wird. Deshalb erscheint am unteren Ende des Regenbogens die Farbe Violett. Die Regentropfen zwischen diesen beiden Ebenen reflektieren verschiedene Lichtfarben (in der Reihenfolge von der nächstlängsten zur nächstkürzeren Wellenlänge, von oben nach unten), sodass ein Beobachter das volle Farbspektrum sieht.

Sind Regenbogen wirklich bogenförmig?

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Wir wissen jetzt, wie Regenbögen entstehen, aber woher bekommen sie ihre Bogenform?

Da Regentropfen eine relativ kreisförmige Form haben, ist die Reflexion, die sie erzeugen, ebenfalls gekrümmt. Ob Sie es glauben oder nicht, ein voller Regenbogen ist eigentlich ein voller Kreis, nur dass wir die andere Hälfte nicht sehen, weil der Boden im Weg ist.

Je niedriger die Sonne am Horizont steht, desto mehr können wir von dem vollen Kreis sehen.

Flugzeuge bieten eine vollständige Sicht, da ein Beobachter sowohl nach oben als auch nach unten schauen könnte, um den vollständigen kreisförmigen Bogen zu sehen.

Doppelter Regenbogen

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Vor ein paar Folien haben wir gelernt, wie Licht in einem Regentropfen eine dreistufige Reise (Brechung, Reflexion, Brechung) durchläuft, um einen primären Regenbogen zu bilden. Aber manchmal trifft Licht zweimal statt nur einmal auf die Rückseite eines Regentropfens. Dieses „rückreflektierte“ Licht verlässt den Tropfen in einem anderen Winkel (50° statt 42°), was zu einem sekundären Regenbogen führt, der über dem primären Bogen erscheint.

Da das Licht innerhalb des Regentropfens zweimal reflektiert wird und weniger Strahlen durch den 4-Stufen-Schritt gehen, wird seine Intensität durch diese zweite Reflexion verringert und infolgedessen sind seine Farben nicht so hell. Ein weiterer Unterschied zwischen einfachen und doppelten Regenbogen besteht darin, dass das Farbschema für doppelte Regenbogen umgekehrt ist. (Seine Farben werden violett, indigo, blau, grün, gelb, orange, rot.) Dies liegt daran, dass violettes Licht von höheren Regentropfen in die Augen eintritt, während rotes Licht von demselben Tropfen über den Kopf geht. Gleichzeitig tritt rotes Licht von tieferen Regentropfen in die Augen ein und das rote Licht dieser Tropfen wird auf die Füße gerichtet und ist nicht sichtbar.

Und das dunkle Band zwischen den beiden Bögen? Dies ist auf unterschiedliche Reflexionswinkel des Lichts durch die Wassertropfen zurückzuführen. ( Meteorologen nennen Alexanders dunkles Band .)

Dreifacher Regenbogen

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Im Frühjahr 2015 leuchteten die sozialen Medien auf, als ein Einwohner von Glen Cove, NY, ein Handyfoto von einem scheinbar vierfachen Regenbogen teilte.

Obwohl es theoretisch möglich ist, sind dreifache und vierfache Regenbögen extrem selten. Es würde nicht nur mehrere Reflexionen innerhalb des Regentropfens erfordern, sondern jede Iteration würde einen schwächeren Bogen erzeugen, wodurch tertiäre und quartäre Regenbögen ziemlich schwer zu sehen wären.

Wenn sie sich bilden, werden dreifache Regenbögen normalerweise an der Innenseite des Primärbogens (wie auf dem Foto oben zu sehen) oder als kleiner Verbindungsbogen zwischen Primär- und Sekundärbogen gesehen.

Regenbogen nicht im Himmel

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Regenbogen sind nicht nur in der zu sehen Himmel . Ein Wassersprinkler für den Garten. Nebel am Fuß eines plätschernden Wasserfalls. Dies sind alles Möglichkeiten, wie Sie einen Regenbogen erkennen können. Solange helles Sonnenlicht, schwebende Wassertropfen und Sie im richtigen Betrachtungswinkel positioniert sind, ist es möglich, dass ein Regenbogen in Sichtweite ist!

Es ist auch möglich, einen Regenbogen zu erstellen ohne mit Wasser. Ein solches Beispiel ist das Halten eines Kristallprismas an ein sonniges Fenster.

Ressourcen

• NASA SciJinks. Was verursacht einen Regenbogen? Abgerufen am 20. Juni 2015.
• NOAA Nationaler Wetterdienst Flagstaff, AZ. Wie entstehen Regenbogen? Abgerufen am 20. Juni 2015.
• Das Institut für Atmosphärenwissenschaften der Universität von Illinois, WW2010. Sekundäre Regenbogen . Abgerufen am 21. Juni 2015.