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Physik im Alltag und Naturphänomene

Heiligenschein und Taubogen

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 49/3 (2018), S. 149

Wenn Sonnenlicht durch Tautropfen auf Pflanzenblättern reflektiert wird, kann ein Heiligenschein beobachtet werden. Gleichzeitig kann es durch Dispersion des Lichts zu einem Taubogen kommen.

Ein Vormittag im Herbst, die Sonne hat gerade die letzten Nebel verschwinden lassen, die Blätter der Pflanzen sind mit Tautropfen besetzt. In dieser Situation wird der Schatten des eigenen Kopfes auf den nassen Pflanzen von einem hellen Schein umgeben, einem Heiligenschein. Auf dem Foto umgibt er allerdings die Kamera (PhiuZ 39/4 (1999) 173 – 175).
Während der Heiligenschein durch Retroreflexion entsteht und daher nur weißes Licht ausstrahlt, kann die Brechung des Sonnenlichts in den Tautropfen Farben hervorbringen und damit zu einem weiteren Phänomen führen, das auf dem unbewegten Foto (oben) allerdings nur schwer zu erkennen ist: einem Taubogen. Viel deutlicher sieht man ihn beim Gehen, weil unsere Wahrnehmung besonders empfindlich ist für Veränderungen im visuellen Feld.
Ein Ausschnitt aus dem Taubogen ist im rechten Drittel des oberen Fotos leicht gelblich bis rötlich schimmernd zu sehen (siehe Pfeil); er grenzt einen etwas helleren von einem dunkleren Teil ab. Das deutet darauf hin, dass der Taubogen eine Variante des Regenbogens auf dem Boden darstellt. Denn auch dort ist der innere Bereich aufgehellt und der äußere Bereich durch Alexanders dunkles Band begrenzt. Der Taubogen wird auf dieselbe Weise durch Reflexion und Brechung an den relativ großen Tautropfen auf den Pflanzenblättern hervorgerufen wie der Regenbogen in fallenden Regentropfen.
Im Foto sieht man einen Teil des durch das horizontale Feld aus dem Regenbogenkegel herausprojizierten Kegelschnitts; in diesem Fall eine Hyperbel. Die Farben des Taubogens sind nicht sehr gut zu erkennen, was hauptsächlich an der uneinheitlichen Größe und Form der Tautropfen auf den Blättern liegt.
Schaut man sich die Blätter von Nahem an (unteres Foto), so kann man einzelne Tropfen in Spektralfarben aufblitzen sehen. Die farbigen Lichtblitze lassen sich im Foto meist nur dadurch sichtbar machen, dass sie etwas unscharf fotografiert werden. Dabei wird der die Farberscheinung auf eine etwas größere Unschärfenscheibe verschmiert und die Sichtbarkeit erhöht (PhiuZ 40/3 (2009).
Da sich Tau vor allem im Frühjahr und im Herbst bildet, wenn in klaren Nächten der Erdboden stark abkühlt und dadurch der Wasserdampf kondensiert, lassen sich Taubögen am besten in diesen Jahreszeiten beobachten. Aber auch dann sind sie noch relativ selten. Denn wenn die Sonne noch sehr tief steht, ist der Schattenwurf zu lang um den Taubogen ausmachen zu können. Steigt die Sonne höher, verdunstet der Tau recht schnell; und ist das Schattenende dann endlich in Augenweite, mangelt es meist bereits an Tautröpfchen, um einen gut sichtbaren Bogen hervorzubringen.

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Diskussionen

11 Gedanken zu “Heiligenschein und Taubogen

  1. Großartig, von einem „Taubogen“ hatte ich noch nie was gehört – wie schön! Du sprichst von einem „Pfeil“ im ersten Foto, den ich nicht sehen kann, den angedeuteten Taubogen aber schon. Liebe Grüße!

    Verfasst von simonsegur | 6. Juni 2018, 08:38
    • Vielen Dank! Ich habe den Taubogen kürzlich erneut gesehen, hatte aber leider keine Kamera dabei. Wenn man ihn einmal gesehen hat, sieht man ihn immer wieder. Er tritt – wie gesagt – oft in Verbindung mit einem Heiligenschein auf. Entschuldigung für den fehlenden Pfeil, er ging bei der Übertragung irgendwie verloren. Inzwischen ist er da. Aber du hattest den Bogen ja bereits ohne diesen groben Hinweis gesehen. Dir auch liebe Grüße.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 7. Juni 2018, 22:05
  2. Einen Pfeil kann ich auf dem oberen Foto nicht ausmachen?!

    „Viel deutlicher sieht man ihn beim Gehen, weil unsere Wahrnehmung besonders empfindlich ist für Veränderungen im visuellen Feld.“
    Unser Auge, respektive unser Gehirn, schafft durch automatische Verarbeitung eine Fülle von Klarsicht/Verdichtung/Verstärkung/Ausblenden ect., das einer Kamera natürlich nicht gegeben ist. Das merkt man oft, wenn man etwa Himmelseffekte fotografiert.

    Es muß wohl: …Alexanders dunklem Band… heißen.

    Dank meiner Rotgrünschwäche kann ich wenig auf dem oberen Bild erkennen – schade.

    Bei den „Drops“, die ich einmal gepostet hatte, hatte ich auch klare Aufspaltungen in den Tropfen.

    Auch wenn man nur 70 % versteht, sind Deine Artikel sehr gut. Die restlichen 30 % rühren daher, daß man etwa eine Sprache sehr gut verstehen kann, sie aber nicht gleichfalls adäquat aussprechen kann.
    Überhaupt sind Artikel und Bücher über Sachthemen gut und wichtig, weil sie einen in die Nähe der Wahrheit führen können/werden – und das ist schon seeeehr viel!
    Über meist biologische Themen habe ich schon einiges sammeln und erhaschen können. Darüber aber referieren zu können, sind wiederum zwei Paar Schuhe.

    Entschuldige die lange Antwort! Passiert nicht wieder 🙂

    Verfasst von kopfundgestalt | 6. Juni 2018, 11:56
    • Danke für die Hinweise. Der Pfeil war verloren gegangen, ist aber inzwischen wieder da. Und wie wäre es mit „Alexanders dunkles Band“? So steht es jedenfalls in der Originalpublikation. Offenbar war die Redaktion auch über diesen Fehler gestolpert aber ander als du.
      Vielen Dank für deine übrigen kritischen Anmerkungen. Da sich der Blog vor allem auch an Physiklehrende richtet, ist meine Darstellung in der Tat nicht immer allgemeinverständlich. Ich tue mein Bestes, aber wenn ich bestimmte Basics jedesmal erläutern müsste, würde es leicht zu viel. Andererseits gibt es ja immer noch die Möglichkeit, mit über einen Kommentar oder Email zu fragen.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 7. Juni 2018, 22:55
      • Keine Kritik, Joachim! Nur eine Befindlichkeitsmeldung.
        Du machst das schon richtig. Die Basics: Unlängst ein Buch (über 800 Seiten) eines Neurowissenschaftlers gelsen. Der bot im Nachgang Basics zu Gehirnorganisation und Stoffwechseln an. Hatte ich gelesen, das meiste war mir vertraut. Diese Basics erlauben einem mit Zuversicht bestimmte Texte zu lesen. Es tauchen dann weniger Fragen auf, obwohl die Basics für sich genommen AUCH nicht einfach und selbstverständlich, ja oft reichlich kompliziert sind.

        Verfasst von kopfundgestalt | 8. Juni 2018, 01:16
      • Die Basics der Neurowissenschaften halte ich auch für sehr komplex und kompliziert. Außerdem habe ich immer den Eindruck, dass die Erkenntnisse immer nur die Peripherie des „Denk- und Fühlapparats“ berühren. Da ist die Physik dessen was außerhalb unserer selbst passiert schon etwas leichter zugänglich.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 8. Juni 2018, 09:41
      • In der Physik, speziell der Quantentheorie, geht es für den Laien auch „nebulös“ zu, fällt mir ein.
        Vor zwei Jahren legte ich ein Buch zur Seite, in dem ich mich völlig aufgeschmissen fühlte. Ich habe da einfach von der Vorstellungskraft nicht mehr folgen können. Irgendwann, bei eienm Begriff „Quantenschaum“, wenn ich mich recht erinnere, war es für mich leider vorbei. Das war auf Seite 120 etwa. Ich treibe meine Bücher immer möglichst weit, bevor ich aufgebe. Das Aufgeben ist recht selten.

        Verfasst von kopfundgestalt | 8. Juni 2018, 09:54
      • In der Quantenphysik ist es kaum noch möglich, Zugänge zu finden, die auf der normalen Anschauung beruhen. Hier muss man akzeptieren, dass es sich um eine Welt jenseits der sinnlichen Eindrücke handelt, von der man daher auch nicht erwarten darf, dass man sie mit Begriffen und Vorstellungen betreten kann, die in dieser unserer Alltagswelt ausgebildet wurden. Es müssen daher andere Anschauungen ausprobiert werden, z.B. durch Visualisierungen von mathematischen Zusammenhängen. Aber da ist man noch ganz am Anfang.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 8. Juni 2018, 20:43
      • Ja, auch die Visualisierungen waren nicht einsichtig FÜR MICH. Vielleicht bin ich da zu nervös und kämpfe nicht richtig ums Verstehen. Es ist schon ärgerlich, wenn man 2/5 eines Buchs gelesen hat und stoppen muß, weil man nicht weiterkommt. Ich fand das Gelesene nämlich sehr instruktiv bis zu diesem Punkt.

        Verfasst von kopfundgestalt | 9. Juni 2018, 10:39
      • „Einsichtigkeit“ ist so eine Sache. Wenn es um eine neue, von der lebensweltlichen Sehweise wohl unterschiedene und nicht auf diese reduzierbare Sehweise geht, hilft oft nur die „Einübung“ oder Gewöhnung an das Neue. Es ist eher eine Bekehrung als eine Einsicht. Eine sehr schöne Einführung in diese Problematik gibt übrigens das Buch „Struktur wissenschaftlicher Revolutionen“ von Thomas S. Kuhn.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 9. Juni 2018, 19:19
  3. Danke!
    Ich kenne diese Problematik, denke ich, vom Schach.
    Ein bestimmtes Standardmanöver verstand ich zu Anfang meines Studiums dort ein ganzes Jahr nicht. Das Manöver kostete Zeit (2,3 Züge) und versprach offensichtlich keinen eigentlichen Vorteil. Wieso es also überhaupt ausführen?
    Ich verstand erst später, daß es die Option eines Aktivwerdens erwirbt. Es KANN also zum Vorteil gerinnen, muß aber nicht.

    Das genannte Buch werde ich mir anschauen, danke!

    Verfasst von kopfundgestalt | 9. Juni 2018, 20:05

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