Wie entstehen Regenbögen und Halos?

Wir alle kennen das Naturschauspiel: Es regnet, ein Wolkenloch tut sich auf, und die Sonne bahnt sich ihren Weg hindurch. Auf einmal erscheint ein wunderschöner Regenbogen. Aber wie entsteht er eigentlich? Warum sehen wir manchmal noch einen zweiten, blasseren daneben? Was passiert, wenn man Licht durch ein Prisma wirft? Und wie kommt es zu einem Halo - einer Lichterscheinung am Himmel?

Wie du bereits im ersten Teil der Artikelserie erfahren hast, ist Sonnenlicht eigentlich weiß. Aber es vereint alle unterschiedlichen Farben in sich. Wirft man es durch ein Prisma, werden die Strahlen zwei Mal gebrochen - dort wo sie eintreffen und wo sie wieder austreten. Ein Prisma ist ein lichtbrechender Körper, meist eine Glaspyramide. Mit seiner Hilfe kann weißes Licht in seine "reinen Farben" - die so genannten Spektralfarben - zerlegt werden.

Wie schon erwähnt, hat jede Farbe eine andere Wellenlänge. So ist langwelliges Licht rot, gefolgt von Orange, Gelb, Grün und Blau. Sehr kurzwelliges Licht ist schließlich violett. Licht einer bestimmten Wellenlänge nehmen wir in der entsprechenden Farbe wahr. In einem Lichtstrahl der Sonne sind alle unterschiedlichen Wellenlängen enthalten. Dadurch, dass kurz- und langwellige Lichtstrahlen verschieden stark gebrochen werden, erscheinen auf der anderen Seite des Prismas die unterschiedlichen Farben - sie wurden durch das lichtbrechende Material zerlegt. Nun können wir auch besser verstehen, wie eigentlich ein Regenbogen entsteht.

Beeindruckende Lichtspiegelung: Regenbögen

Es regnet, der Himmel ist ganz düster und gerade scheint "die Welt unterzugehen". Aber schon im nächsten Moment blinzelt die Sonne durch ein Wolkenloch - wie von Geisterhand wird die Öffnung am Himmel immer größer, und die Sonnenstrahlen bahnen sich ihren Weg zu uns. Der Regen prasselt noch immer auf die Erde nieder - und dort hinten am Horizont erscheint ein wunderschöner Regenbogen.

Wüssten wir es nicht besser, kämen wir in Versuchung, an eine übernatürliche Erscheinung zu glauben. Heute wissen wir jedoch, dass es sich hierbei um eine Lichtbrechung handelt. Lichtstrahlen brechen dann, wenn auf ihrem Weg angrenzende Stoffe eine andere optische Dichte haben. Der Effekt ist derselbe wie bei einem Prisma: Bei einem Regenbogen wird das Sonnenlicht in den vielen Wassertropfen, die in der Luft herumschwirren, gebrochen. Anschließend werfen sie das Licht, das in seine einzelnen Farben zerlegt wurde, zur Erde - und wir nehmen es in Regenbogenfarben wahr. Du kannst den Regenbogen aber nur sehen, wenn sich die Sonne genau im richtigen Winkel hinter dir befindet.

Ein Regenbogen kommt selten alleine

Häufig kannst du beobachten, dass außer dem Hauptregenbogen ein zweiter vorhanden ist, der "Nebenregenbogen". Dieser erscheint viel blasser als der eigentliche Regenbogen. Das liegt daran, dass das Licht dort anders gebrochen wird. Im Normalfall tritt der Lichtstrahl in den Wassertropfen ein und wird dabei das erste Mal gebrochen.

Im Inneren des Wassertropfens wird der Strahl dann gespiegelt und von der Außenwand zurückgeworfen. Sobald er wieder aus dem Regentropfen austritt, wird er - wie bei einem Prisma - ein zweites Mal gebrochen. Die äußere Farbe des Regenbogens ist rot - das langwelligste Licht -, darauf folgen Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und im Inneren Violett.

Die Farben des Nebenregenbogens sind genau umgekehrt aufgebaut. Die äußere Farbe ist violett, die innere ist rot. Der Grund dafür ist, dass das Licht in dem Wassertropfen nicht nur ein, sondern zwei Mal gespiegelt wird. Dadurch wirkt der Nebenregenbogen auch breiter als der eigentliche und seine Farben weniger konzentriert. Er ist nur bei bestimmten Wetterbedingungen zu sehen.

Der Halo - weniger bekannt, aber öfter zu sehen

Kaum zu glauben! Da gibt es doch noch eine weitere Lichtspiegelung am Himmel - und diese ist sogar viel öfter zu sehen als ein Regenbogen, nur wird sie von vielen nicht bemerkt. Die Rede ist von so genannten Halos. Diese entstehen auf ähnliche Art wie Regenbögen, nur werden die Lichtstrahlen hier nicht in Wassertropfen, sondern in Eiskristallen gebrochen. Ein Halo erscheint dem Betrachter, wenn sich zwischen ihm und der Sonne Eisnebel oder Eiskristalle befinden.

Wenn die Strahlen der Sonne sich ihren Weg bahnen, werden sie von den Kristallen gebrochen. Ganz allgemein unterscheiden wir hier zwei Arten von Eiskristallen: säulen- und plättchenartige. Bei den säulenartigen Kristallen wird der Halo ringförmig um die Lichtquelle liegen. Bei plättchenartigen wird - wie von Zauberhand - eine zweite oder auch dritte Lichtquelle erscheinen. Diese stellen Reflektionen der eigentlichen Lichtquelle dar.

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