Nachgefragt Warum ist der Regenbogen rund?

Er spannt sich über den Himmel, wenn der Regen aufhört und die Sonne durch die Wolken bricht: Der Regenbogen strahlt in allen Farben, jeder hat schon mal einen gesehen und jeder mag ihn. Gerhard Lux vom Deutschen Wetterdienst lüftet die Geheimnisse dieses wunderschönen Naturphänomens
Regenborgen

Wann sieht man einen Regenbogen?

Ein Regenbogen ist auf einem „Vorhang“ aus Regentropfen zu sehen, wenn der Betrachter die Sonne im Rücken hat und auf den Regenvorhang schaut. Dieser ist dann die Projektionsfläche für den Regenbogen. Das Sonnenlicht dringt dabei vom dünneren Medium Luft ins dickere Medium Wasser ein – und wird dabei gebrochen.

Heißt das, der Lichtstrahl biegt quasi ein wenig ab, wenn er auf Wassertropfen stößt?

Genau. Und das nicht nur einmal: An der „Rückwand“ der runden Tropfen wird der gebrochene Lichtstrahl reflektiert und bei seinem Austritt aus dem Tropfen erneut gebrochen. Das eigentlich weiße Licht der Sonne wird dabei in seine unterschiedlichen Spektralfarben zerlegt.

Das Wasser verwandelt also das weiße Licht in Regenbogenfarben. Wie macht es das?

Die unterschiedlichen Spektralfarben – also die bunten Farben, aus denen sich das weiße Licht zusammensetzt – werden nicht alle im gleichen Winkel gebrochen. Die Winkel hängen mit der Wellenlänge zusammen, also der Geschwindigkeit der unterschiedlichen Farben: Blaues Licht ist das langsamste sichtbare Licht und wird um ungefähr 40 Grad abgelenkt, Rot ist das schnellste und hat einen Brechungswinkel von etwa 42 Grad, die anderen Farben liegen dazwischen.

Also tritt der gebündelte weiße Sonnenstrahl schließlich als aufgefächerter bunter Strahl wieder aus dem Regentropfen aus?

So ist es. Das funktioniert übrigens nicht nur bei Wasser. Auch ein Glasprisma spaltet weißes in buntes Licht auf. Nur ist es dann kein Bogen.

Aha! Lassen Sie mich raten: Die runde Form des Regenbogens hat also mit der Form der Wassertropfen zu tun?

Richtig. Die Wassertropfen sind ja kleine Kugeln. Diese lenken das Licht nicht als gerade Linie ab, sondern so, dass ede Farbe einen Kegel bildet. Aufgrund der verschiedenen Ablenkungswinkel der einzelnen Farben sind die einzelnen bunten Kegel unterschiedlich groß und – wie die Schichten einer Zwiebel – ineinander geschachtelt. Was wir sehen, ist ein Schnitt durch diesen Kegel: ein Kreisbogen.

Aber es ist doch ein Regenbogen und kein Regenkreis ...

Ja, von ganz oben – etwa aus einem Flugzeug – sehen wir tatsächlich einen Kreis. Aber vom Boden aus ist nur ein Teil sichtbar. Bei Sonnenauf- und -untergang sieht man einen vollen Halbkreis, der immer kleiner wird, je höher die Sonne steht.
Streng genommen sieht übrigens jeder Mensch seinen eigenen, persönlichen Regenbogen, bestehend aus vielen reflektierten Lichtstrahlen, die von Millionen verschiedener Regentröpfchen kommen und in das Auge des jeweiligen Betrachters treffen. Der Regenbogen des Nachbarn kommt aus Millionen anderer Regentröpfchen.

Manchmal gibt es ja auch einen doppelten Regenbogen. Wie passiert das?

Der schwächere, äußere Regenbogen entsteht, wenn der gebrochene Lichtstrahl im Tropfen ein zweites Mal reflektiert wird. Er verlässt dann den Tropfen in einem anderen Winkel, etwa 51 Grad. Dadurch sind Farben genau andersherum.
Übrigens gibt es nachts manchmal einen „Mondregenbogen“. Weil das Mondlicht aber vergleichsweise schwach leuchtet, ist er selten zu sehen. Und da das Mondlicht ja ein auf der Mondoberfläche reflektiertes Licht der Sonne ist, ist es nicht reinweiß. Die in den Regentröpfchen gebrochenen Spektralfarben sehen daher eher stumpf und verwaschen aus.