Da morgen St. Patrick’s Day ist, dachte ich, es wäre interessant, auf einen der beliebten Mythen dieses Tages einzugehen, der sich auf ein wunderschönes atmosphärisches Phänomen bezieht: den Regenbogen.
Die Legende besagt, dass am Ende eines jeden Regenbogens ein Kobold sitzt, der als nicht mehr als einen Meter groß beschrieben wird. Leprechauns verbringen angeblich ihre ganze Zeit damit, Schuhe zu machen, und die Legende besagt, dass sie, wenn Sie Ihren Blick lange genug auf sie richten können, gezwungen sind, den Aufenthaltsort ihres Goldtopfes zu verraten. Die Idee, dass am Ende des Regenbogens ein Topf Gold zu finden ist, stammt ursprünglich aus dem alten Europa.
In meiner über 30-jährigen Karriere als Rundfunkmeteorologe habe ich viele Regenbögen gesehen, aber noch keinen Kobold gefunden … oder einen Topf Gold, was das betrifft. Aber das farbenfrohe Spektakel an sich hat sicherlich viele ähnliche Legenden und Anekdoten durch die Generationen hervorgebracht.
Nach der Bibel ist der Regenbogen das Zeichen von Gottes Versprechen an die Menschheit, dass er die Erde nie wieder überfluten wird. In der Tat zeigen Regenbögen oft an, dass der Regen vorbei ist. In der Regel ist es sonnig, wenn man einen Regenbogen sieht, aber Regenwolken (meist Cumulonimbus ) sind nicht weit entfernt.
Um einen Regenbogen zu sehen, braucht man zwei Zutaten: Sonnenlicht und Regentropfen.
Prisma aus Wasser
Sonnenlicht ist eine Mischung aus Farben. Wenn es durch ein Glasprisma fällt, wird ein Teil des Lichts stärker gebeugt oder gebrochen als andere Teile. Das Licht, das das Prisma verlässt, breitet sich in ein kontinuierliches Band von Farben aus, das als Spektrum bezeichnet wird. Die Farben reichen von Rot, das am wenigsten gebeugt wird, über Orange, Gelb, Grün und Blau bis hin zu Violett, das am stärksten gebeugt wird.
Und genauso wie das Sonnenlicht, das durch ein Prisma fällt, wird auch das Sonnenlicht, das durch Wassertropfen fällt, gebeugt. So entsteht ein atmosphärisches Sonnenspektrum am Himmel, das für alle sichtbar ist: ein Regenbogen.
Ein Regenbogen ist einfach eine Gruppe kreisförmiger oder fast kreisförmiger Farbbögen, die wie ein großer Bogen am Himmel erscheinen. Die Regentropfen wirken wie Miniaturprismen, die das Sonnenlicht in verschiedene Farben brechen und reflektieren, um das Spektrum zu erzeugen.
Regenbögen sind häufig im Gefolge eines Regengusses zu sehen. Sie entstehen, wenn das Sonnenlicht durch Regenwolken bricht.
Mit einem Gartenschlauch können Sie sich selbst einen künstlichen Regenbogen erzeugen. Stellen Sie sich einfach mit dem Rücken zur Sonne und stellen Sie den Schlauch auf einen feinen Strahl ein. Regenbögen kann man auch gegen die Gischt eines Wasserfalls sehen.
Ein einfacher oder primärer Regenbogen hat an der Außenseite oder Oberseite des Bogens Rot und an der Innenseite Blau. Normalerweise entspricht der Radius des Bogens etwa einem Viertel des sichtbaren Himmels, also 42 Grad, zum Rot. Wenn es in der Nähe Schauer gibt, schauen Sie einfach in den Teil des Himmels, der der Sonne in einem Winkel von 42 Grad gegenüberliegt; wenn es einen Regenbogen gibt, wird er sich dort befinden.
Der primäre Bogen entsteht durch Licht, das in den oberen Teil der Tropfen eintritt und nach einer internen Reflexion wieder austritt, daher ist dieser Bogen immer heller als der sekundäre Bogen, bei dem das Sonnenlicht zweimal innerhalb der Regentropfen reflektiert wird.
Manchmal bildet sich ein sekundärer Bogen außerhalb des primären. Er ist dann schwächer und die Farben sind vertauscht: innen rot, außen violett. Der sekundäre Regenbogen bildet sich in einem 51-Grad-Winkel zu Ihrem Schatten; er ist immer schwächer und verschwindet meist schneller als der primäre.
Der Bereich zwischen den beiden Bögen erscheint relativ dunkel, denn ihm fehlen sowohl die einmal als auch die zweimal reflektierten Strahlen vollständig.
Es gibt sogar Hinweise auf einen dritten oder tertiären Regenbogen, der bei seltenen Gelegenheiten gesehen wurde, und einige Beobachter haben sogar berichtet, vierfache Regenbögen gesehen zu haben, bei denen der schwache äußerste Bogen ein welliges und pulsierendes Aussehen hatte.
Snell oder Descartes?
Wir können nicht mit absoluter Sicherheit sagen, wer als Erster die korrekte Erklärung für die Ursache von Regenbögen lieferte, obwohl das Verdienst üblicherweise dem Franzosen René Descartes (1596-1650) zugeschrieben wird, einem Philosophen und Schriftsteller, der 1637 in einem Anhang zu seinem berühmten Werk „A Discourse On Method“ eine formale und systematische Diskussion zu diesem Thema verfasste.
Descartes machte angeblich eine genaue Berechnung der Wege, die Lichtstrahlen an verschiedenen Punkten durch eine Glaskugel aus Wasser (die einen Regentropfen simulierte) nahmen, und bestimmte damit ihre Brechungswinkel; es war die Lösung eines mathematischen Problems, das Wissenschaftlern seit zwei Jahrtausenden entgangen war, und war der Schlüssel zur Erklärung des Phänomens des Regenbogens.
Aber beachten Sie, dass ich sagte, dass Descartes „angeblich“ diese Berechnung machte. Wie sich herausstellte, hatte Willebrord Snell, ein niederländischer Astronom und Mathematiker, das mathematische Gesetz der Brechung 16 Jahre vor Descartes‘ Dissertation zu diesem Thema entdeckt. Snell versäumte es jedoch, seine Erkenntnisse zu veröffentlichen und starb 1626. Dann, etwa 80 Jahre später, nachdem Snells Notizen entdeckt wurden, kam es zu einer Kontroverse, als einige Descartes beschuldigten, irgendwie Snells Manuskript gesehen und seine Erkenntnisse für seine eigenen gehalten zu haben.
Das Ergebnis war, dass das Gesetz der Lichtbrechung im Westen, vor allem in den englischsprachigen Ländern, als Snells Gesetz bekannt wurde, während es in Frankreich als Descartes‘ Gesetz bezeichnet wird.
Descartes mag zwar erklärt haben, was ein Regenbogen ist, aber ohne diese Berechnungen zur Lichtbrechung hätte er es nicht tun können. Aber ob dieser Teil der Erklärung ihm oder Snell zuzuschreiben ist, werden wir wohl nie erfahren.
Wo und wann man hinschauen sollte
Segler wissen schon lange, dass Regenbögen zur Vorhersage des Wetters genutzt werden können. Im Allgemeinen bewegen sich Schauer und Gewitter von Westen nach Osten, was das alte Sprichwort bestätigt:
Regenbogen am Morgen, Warnung des Seemanns; Regenbogen in der Nacht, Freude des Seemanns
Morgens steht die Sonne im Osten; um einen Regenbogen zu sehen, muss man nach Westen schauen, wo es regnet. Da schauerartiges Wetter normalerweise aus dem Westen kommt, lassen Sie sich vom morgendlichen Regenbogen warnen. In der Nacht (naja, eigentlich eher am späten Nachmittag, aber „Nachmittag“ reimt sich nicht auf „Freude“) steht die Sonne am westlichen Himmel; nachdem ein Schauer oder Gewitter bereits an Ihnen vorbeigezogen ist, zieht sie sich normalerweise in Richtung Osten zurück, wo Sie Ihren Regenbogen sehen werden.
Und weil Schauer am späten Nachmittag häufiger sind als am frühen Morgen, sind Regenbogensichtungen am späten Nachmittag weitaus häufiger als am Morgen, und aus diesem Grund wird das Erscheinen eines Regenbogens in der Regel mit dem Beginn einer Wetterbesserung in Verbindung gebracht.
Wenn die Sonne gerade unter- oder aufgeht, kann ein voller Halbbogen gesehen werden. Wenn die Sonne 42 Grad oder mehr über dem Horizont steht, können Sie keinen Regenbogen sehen, weil er unterhalb des Horizonts wäre.
Ihre geballte Faust, die Sie auf Armeslänge halten, entspricht ungefähr 10 Grad; wenn die Sonne also ungefähr „vier Fäuste“ über dem Horizont steht, können Sie keinen Regenbogen sehen.
Die einzige Möglichkeit, einen Regenbogen zu dieser Zeit zu sehen, wäre von einem Flugzeug aus oder vom Gipfel eines hohen Berges. Ein Flugzeug würde die beste Gelegenheit bieten, einen vollen 360-Grad-Regenbogen zu sehen, der gegen den Boden projiziert wird, aber das ist ein Anblick, der nur wenigen vergönnt ist.
Andere Arten von Regenbögen
Eine andere Art von Bogen, der rot gefärbt ist, oder rot und grün kann mit primären und sekundären Bögen erscheinen. Gelegentlich sind auch mehrere Farbbänder nur innerhalb des primären Regenbogens zu sehen. Diese zusätzlichen Bänder sind als supernumeräre Regenbögen bekannt und wurden 1803 von dem britischen Wissenschaftler Thomas Young erklärt, als er erkannte, dass Licht aus Wellen besteht. Sie sind auf die Beugung (Ablenkung) des Lichts zurückzuführen.
Wie wir gesehen haben, werden die meisten Regenbögen durch Sonnenlicht verursacht und sind am Tag zu sehen, aber gelegentlich können wir durch einen Blick auf einen Mondbogen belohnt werden, der durch einen vollen oder fast vollen Mond verursacht wird. Mondbögen werden am häufigsten in der Nähe von tropischen Inseln gesichtet, wie z.B. in der Karibik, wo lokalisierte Schauer bis weit in die Nacht hinein andauern können. Die meisten Menschen berichten, dass sie weiß sind, aber Robert Greenler, der für seine populären Vorträge über optische Phänomene bekannt ist, vermutet, dass dies ein physiologischer Faktor ist. Bei geringen Beleuchtungsstärken, so sagt er, verliert das Auge seine Farbempfindlichkeit, so dass ein normaler mehrfarbiger Bogen weiß erscheint. Und in der Tat zeigen Fotos von Mondbögen Farben, aber für den Fotografen erschien er weiß.
Schließlich betrachten Sie diesen kleinen (goldenen?) Nugget: Keine zwei Personen, auch wenn sie nebeneinander stehen, sehen jemals denselben Regenbogen. Und warum? Nun, weil die Regentropfen ständig in Bewegung sind, so dass sich sein Aussehen immer ändert und der Bogen ein Kreisbogen ist, dessen Mittelpunkt auf der Linie liegt, die von der Sonne zum Auge des Beobachters verläuft. Da die Augen zweier Menschen nicht zur gleichen Zeit den gleichen Platz im Raum einnehmen können, sieht jeder Beobachter einen anderen Regenbogen.
So erinnern Sie sich: Jedes Mal, wenn Sie einen Regenbogen sehen, ist er auf seine eigene spektakuläre Weise einzigartig!
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