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Physik im Alltag und Naturphänomene

Verdopplung des Regenbogens durch die reflektierte Sonne

Wenn man ein solches Szenario erlebt, wie es Stefan Thierfeldt auf den Fotos festgehalten hat, glaubt man für einen Moment die Welt nicht mehr zu verstehen. Das normale Regenbogenpaar bestehend aus einem Regenbogen 1. Ordnung und dem lichtschwächeren Bogen 2. Ordnung wird überwölbt von einem weiteren lichtschwächeren Regenbogenpaar.
Ein Regenbogen rundet sich normalerweise kreisförmig um den Sonnengegenpunkt (auch Antisolarpunkt genannt). Dabei handelt es sich um einen abstrakten Punkt auf der Himmelskugel, der Sonne direkt gegenüber. Man kann den Punkt leicht finden, wenn man seinen Schatten betrachtet. Er liegt etwa dort im Schattenkopf, wo sich unsere Augen befinden. Damit ist auch klar, dass dieser Punkt vom Beobachter abhängt. Wenn er sich fortbewegt, gehen der Antisolarpunkt und der Regenbogen mit ihm mit. Jeder Beobachter hat also seinen eigenen Regenbogen.
Wenn wir einen Regenbogen von der Erdoberfläche aus sehen, erreicht der Bogen bei Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang günstigstenfalls einen Halbkreis. Erst wenn wir von einem Berg oder Flugzeug aus ein Stück „hinter“ den Horizont blicken können, nehmen wir ein größes Stück des Vollkreises wahr.
Im vorliegenden Fall sorgt ein weiteres Naturphänomen dafür, dass wir den Regenbogen zusätzlich aus einer Perspektive zu sehen bekommen, die wir vom aktuellen Blickpunkt aus nicht einnehmen könnten: Die Sonne wird in einer relativ glatten Wasserfläche spiegelnd reflektiert und diese „Spiegelsonne“ wirkt wie eine zweite Lichtquelle (siehe Grafik). Da diese virtuell genauso weit unter dem Wasserspiegel liegt, wie die reale Sonne darüber, strahlt sie gewissermaßen von unterhalb des Horizonts auf die fallenden Regentropfen. Dadurch rückt der dieser Perspektive entsprechende Antisolarpunkt über den Horizont und macht einen größeren Kreisausschnitt des Regenbogens sichtbar.
Dieser Regenbogen der gespiegelten Sonne ist wie im vorliegenden Fall am besten am Morgen und am Abend bei tiefstehender Sonne zu beobachten, weil bei flachem Auftreffen des Sonnenlichts auf die Wasseroberfläche die Helligkeit des reflektierten Lichts am größten ist.
Wie man auf dem unteren Foto sieht, ist die Helligkeit des Reflexionsregenbogens 1. Ordnung sogar größer als die des normalen Regenbogens 2. Ordnung. Die Aufnahme wurde auf einer Nordseeinsel gemacht, wobei die Sonne auf der meist nicht besonders stark bewegten Wasseroberfläche des vorgelagerten Wattgebiets zwischen Insel und Festland reflektiert wurde. Dies ist eine weitere Voraussetzung für das Gelingen dieses faszinierenden Naturschauspiels. Denn bei stark welligem Wasser würde das Licht in viele Richtungen reflektiert und unregelmäßig aufgefächert werden.
Das Phänomen der Verdopplung des Regenbogens durch die Reflexion der Sonne erinnert an die in früheren Beiträgen diskutierten Doppelschatten. In diesem Fall ruft die reflektierte Sonne zusätzlich zum Schatten der realen Sonne einen weiteren hervor. Solche Doppelschatten sind nicht unbedingt auf eine glatte Wasserfläche als Spiegel angewiesen, auch künstliche Spiegel wie etwa ein Glasfenster kommen dafür infrage.
Der Reflexionsregenbogen ist seit langem bekannt und bereits dokumentiert und beschrieben worden, als die Fotografie noch nicht verbreitet war und Naturphänomene allenfalls durch Zeichnungen dargestellt wurden. In einem Buch von Pernter und Exner* fand ich eine sehr frühe Beschreibung und Illustration eines Regenbogendisplays aus dem 19. Jahrhundert (siehe nebenstehende Illustration). Dort wird auch auf eine weitere merkwürdige Konstellationen von Regenbögen verwiesen (unteren Illustration), die allerdings meines Wissens bis heute nie fotografiert wurde.


*J.M. Pernter, F.M. Exner. Meteorologische Optik, 2. Auflage. Wien und Leipzig 1922, S. 598ff

Diskussionen

8 Gedanken zu “Verdopplung des Regenbogens durch die reflektierte Sonne

  1. Wow Joachim, daß ist ein super Foto und die Erklärung dazu super interessant! 👌👌👌👍

    Verfasst von kunst-schaffende-BaSch-Babsi Schnabel | 7. März 2020, 00:59
  2. Die ganz untere Version ist ja noch mal eine Steigerung des Ganzen!
    Danke für die Vorstellung des Phänomens.

    Verfasst von kopfundgestalt | 7. März 2020, 07:55

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