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Wolkenstrahlen 31.08.2008
Wolkenstrahlen 31.08.2008
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michael
 

  Regenbogen  


Der Regenbogen ist wohl die mit Abstand bekannteste Form atmosphärischer Leuchterscheinungen und zeigt sich als leuchtendes Farbband in Bogenform am Himmel.

Er entsteht dann, wenn der Betrachter auf eine vor ihm befindliche Regenwand schaut und die Sonne dabei im Rücken hat.

Vom Sonnengegenpunkt aus, spannt sich der Regenbogen in einem Radius von ca. 42° um diesen. Das bedeutet, dass der Regenbogen seinen höchsten Stand erreicht, wenn die Sonne am Horizont steht. Er ist dann auch mit ca. 84° am breitesten. Von einem Berg, einem hohen Gebäude oder vom Flugzeug aus kann man bei günstigen Bedingungen einen fast geschlossenen Regenkreis beobachten. Steht die Sonne höher als 42°, kann der Regenbogen vom Boden aus nicht mehr gesehen werden, da der Scheitelpunkt dann unterhalb des Horizontes liegt.

Sonnenlicht tritt in den fallenden Wassertropfen ein, wird in seine Spektralfarben zerlegt, an der Rückseite des Tropfens reflektiert und tritt an der Vorderseite wieder aus. Dies geschieht in einem ungefähren Winkel von 40° für blaues Licht, bzw. 42° für rotes Licht, relativ zu den einfallenden Sonnenstrahlen.

Abhängig von der Eigenschaft des Regentropfens, einfallendes weißes Sonnenlicht in die Spektralfarben zu zerlegen (Dispersion); die jeweils unterschiedliche Wellenlängen aufweisen; sehen wir den Regenbogen auch farbig. Rot an der Aussenseite, blau-violett an der Innenseite.

Alle Regentropfen die das reflektierte und gebrochene Sonnenlicht durch den minimalen Ablenkungswinkel von 138° in das Auge des Betrachters lenken, erzeugen dort einen sich öffnenden Kegelmantels mit einem Winkel von 42° um den Sonnengegenpunkt.
Diese Tropfen erscheinen uns farbig und erzeugen durch die geometrische Form des Kegelmantels den Regenbogen.

Die Entstehung des Regenbogens ist eine sehr komplexe Sache, im Grunde entsteht an jedem einzelnen Tropfen ein eigener Lichtkegel, da das einfallende Sonnenlicht auf der sonnenzugewandten Halbkugel des Tropfens einfällt und somit eine Vielzahl von möglichen Reflektionen im Bereich des minimalen Ablenkungswinkel entstehen läßt.

Zusammen mit dem Beobachterkegel entsteht dann an den Berührungspunkten der Mantelflächen der Regenbogen für den Betrachter.

Das bedeutet demnach, dass jeder Betrachter nur seinen eigenen Regenbogen sehen kann. Ein Regenbogen ist keine "stationäre" Erscheinung, er wandert mit uns, wenn wir uns bewegen.
Ensteht innerhalb des Tropfens eine zweite Reflektion, so kann man den Nebenbogen bzw. Sekundärbogen beobachten. Da hier aber durch die doppelte Reflektion innerhalb des Tropfens viel Licht in andere Richtungen gestreut wird, ist der Nebenbogen nicht so lichtstark wir der Hauptbogen. Der Radius bei diesem Bogen beträgt ca.51° um den Sonnengegenpunkt. (Hits: 14384)
Unterkategorien
Gespaltener Regenbogen (1)

Erst in den letzten Jahren konnte man sich ein genaueres Bild über die Entstehung des gespaltenen Regenbogens machen. Die Hauptursache liegt an der Geometrie der fallenden Regentropfen und deren Größe. Während kleinere Tropfen sich in ihrer Kugelform kaum verändern, werden größere Tropfen durch den Luftwiderstand abgeflacht. Durch diese Abplattung ändert sich der Brechungsindex. Das einfallende Sonnenlicht auf Regentropfen unterschiedlicher Größe und Form erzeugt somit die Aufspaltung des Regenbogens. Das ist zumindest die bis heute plausibelste Theorie.
Ein weiterer Faktor der für die Aufspaltung verantwortlich sein kann ist der Wind. Bei durchziehenden Gewittern mit teils stürmischen Böen können fallende Wassertropfen ebenfalls in ihrer Kugelform beeinträchtigt werden.

Roter Regenbogen (14)

Ein roter Regenbogen ensteht dann, wenn die Sonne knapp über dem Horizont steht oder gerade untergegangen bzw. aufgegangen ist. Durch den niedrigen Sonnenstand muss dass Sonnenlicht einen längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen. Das führt dazu, dass nur noch das langwellige rote Licht auf die Regentropfen fällt und den Regenbogen dadurch rot erscheinen läßt. Hier ein Beispiel.

Das kurzwellige blaue Licht wird stärker gestreut und ist im Regenbogen nicht mehr sichtbar.
Je höher die Sonne über den Horizont steht und der Einfallswinkel des Sonnenlichts durch die Atmosphäre steiler wird, umso farbiger wird der Regenbogen.

Regenbogen höherer Ordnung (12)

Der tertiäre Regenbogen entsteht durch dreifache Reflexion des Sonnenlichtes innerhalb eines Wassertropfens.

Bedingt durch die Geometrie des austretenden gebrochenen Lichtes, entsteht dieser Bogen in einem Radius von 40° um die Sonne.
Durch die hohe Blendwirkung ist es jedoch (fast) unmöglich ihn zu beobachten. Ausserdem müssen die Wetter- und Sichtbedingungen ideal sein, damit er zumindest als "schimmernder Schein" wahr genommen wird.
Die Sonne muss ungehindert durch einen Regenschauer durchscheinen können. Nur dann sind die Bedingungen gegeben dieses Phänomen zu beobachten.

Am 15.05.2011 war es dann endlich soweit. Das erste mal konnte ein Regenbogen der 3. Ordnung fotografisch dokumentiert werden.

Die Bedingungen waren an diesem Abend ideal. Die Sonne stand noch ca. 8° über dem Horizont als es an meinem Beobachtungspunkt heftig anfing zu regen. Die Sonne scheinte die ganze Zeit ungehindert durch.
Ein kurzer Blick auf den primären und sekundären Bogen erlaubte ich mir noch, denn die beiden waren schon grandios und schön anzusehen.

Aber mein Augenmerk galt dem bis dato noch nicht nachgewiesenem tertiären Bogen. In der ungefähren Position in der ihn vermutete, machte ich einige Bilder.
Das ich ihn visuell deutlich gesehen habe, kann ich nicht sagen. Es war vielmehr ein "schimmern", ein zu erahnender Bogen.

Bei der Begutachtung der Bilder und durch dementsprechende Bearbeitung am PC konnte ich ihn dann am Monitor definitiv als solchen einordnen.

Das Hauptproblem beim fotografischen Nachweis liegt an den hohen Belichtungs- und Kontrastunterschieden, da der Bogen mit 40° Radius nicht allzuweit von der hellen Sonne liegt.

Dehalb habe ich die Rohdatei des Bildes mit unterschiedlichen Filtern und Kontrastanhebungen bearbeitet, um ihn deutlicher zu machen. Diese kurze Gif-Animation soll das besser veranschaulichen.

In der Reihenfolge werden die Bilder gezeigt:
- Rohdatei
- unscharf maskiert
- Farbkontrast erhöht
- invertiert

Das Hauptbild zeigt die farbverstärkte und unscharf maskierte Version des Bogens.

Zur genaueren Bestimmung untersuchte Dr. Alexander Haußmann; ein Spezialist im Bereich Photophysik; meine Aufnahme und führte eine Reihe von Winkelvermessungen und Kalibrierungen durch.
Diese pdf-Datei zeigt seine genauen Ausführungen. Vielen Dank nochmal an dieser Stelle an Dr. Alexander Haußmann und Prof. Dr. Elmar Schmidt für Ihre Unterstützung.

In Versuchen mit Laserlicht habe ich diesen Bogen bereits im Winter 2010 erfolgreich simulieren und fotografisch darstellen können.

Einen ausführlichen Bericht über höherwertige Regenbögen gibt es hier.



N E W S

Mittlerweile wurde meine Beobachtung in Applied Optics veröffentlicht und mit freundlicher Genehmigung von OSA als elektronische Auflage zur Verfügung gestellt. Die Veröffentlichung ist auf folgender OSA-Seite zu finden:
http://www.opticsinfobase.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-50-28-F134

This paper was published in Applied Optics and is made available as an electronic reprint with the permission of OSA. The paper can be found at the following URL on the OSA website:
http://www.opticsinfobase.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-50-28-F134

Systematic or multiple reproduction or distribution to multiple locations via electronic or other means is prohibited and is subject to penalties under law.

Für private Zwecke ist meine Veröffentlichung als pdf Datei hier zu Verfügung gestellt:
Michael Großmann et al. "Photographic evidence for the third-order rainbow" Applied Optics Vol. 50, Iss. 28, pp. F134–F141 (2011)

Weitere interessante Berichte aus der Sonderausgabe von Applied Optics zur Sichtbarkeit der Regenbögen 3. und 4. Ordnung findet man hier, allen voran die beachtenswerte Erstsichtung des Regenbogens 4. Ordnung von Michael Theusner, einen herzlichen Glückwunsch nochmal an dieser Stelle:
"Photographic observation of a natural fourth-order rainbow" Michael Theusner

"Light and Color in the Open Air: introduction to the feature issue" Joseph A. Shaw, Raymond L. Lee, Jr., and Philip Laven

"Visibility of natural tertiary rainbows" Raymond L. Lee, Jr. and Philip Laven

Abschliessend noch einige Pressemitteilungen zu diesem bahnbrechenden Thema:

OSA

New Scientiest

BBC

Europress

Dailymail



Gefunden: 88 Bild(er) auf 4 Seite(n). Angezeigt: Bild 1 bis 24.

Regenbogen | 14.07.2017
Regenbogen | 14.07.2017 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 14.07.2017
Regenbogen | 14.07.2017 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 14.07.2017
Regenbogen | 14.07.2017 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 09.07.2017
Regenbogen | 09.07.2017 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 08.07.2017
Regenbogen | 08.07.2017 (michael)
Regenbogen

Regenbogenfuß | 04.03.2017
Regenbogenfuß | 04.03.2017 (michael)
Regenbogen

primärer und sekundärer Regenbogen | 20.08.2016
primärer und sekundärer Regenbogen | 20.08.2016 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 23.07.2016
Regenbogen | 23.07.2016 (michael)
Regenbogen

Regenbogensegment und Gegendämmerungsstrahlen | 18.06.2016
Regenbogensegment und Gegendämmerungsstrahlen | 18.06.2016 (michael)
Regenbogen

Regenbogensegment und Gegendämmerungsstrahlen | 18.06.2016
Regenbogensegment und Gegendämmerungsstrahlen | 18.06.2016 (michael)
Regenbogen

Regenbogensegment | 18.06.2016
Regenbogensegment | 18.06.2016 (michael)
Regenbogen

Sekundärbogen | 03.06.2016
Sekundärbogen | 03.06.2016 (michael)
Regenbogen

Sekundärer Regenbogen | 22.05.2016
Sekundärer Regenbogen | 22.05.2016 (michael)
Regenbogen

Sekundärer Regenbogen | 22.05.2016
Sekundärer Regenbogen | 22.05.2016 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 13.04.2016
Regenbogen | 13.04.2016 (michael)
Regenbogen

Regenbogen Segment | 23.12.2015
Regenbogen Segment | 23.12.2015 (michael)
Regenbogen

Regenbogen 14.09.2015
Regenbogen 14.09.2015 (michael)
Regenbogen

Regenbogen 14.09.2015
Regenbogen 14.09.2015 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 01.04.2015
Regenbogen | 01.04.2015 (michael)
Regenbogen

Regenbogen | 29.03.2015
Regenbogen | 29.03.2015 (michael)
Regenbogen

Regenbogen 04.08.2014
Regenbogen 04.08.2014 (michael)
Regenbogen

Regenbogen 02.08.2014
Regenbogen 02.08.2014 (michael)
Regenbogen

Regenbogen 29.06.2014
Regenbogen 29.06.2014 (michael)
Regenbogen

Regenbogen mit Interferenzbögen 29.06.2014
Regenbogen mit Interferenzbögen 29.06.2014 (michael)
Regenbogen


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