Entstehung am feuchten Himmel
Dunkle Regenwolken ziehen ab, während auf der gegenüberliegenden Seite bereits wieder die Sonne hervorkommt. In der Luft schweben unzählige winzige Wassertropfen. Sobald Sonnenstrahlen auf diese feuchte Schicht treffen, wandelt sich das graue Licht in ein buntes Farbband am Horizont. Ein Regenbogen entsteht, wenn zwei Dinge zusammentreffen: Licht aus deinem Rücken und Regen direkt vor deinen Augen. Die Tropfen wirken dabei wie kleine Spiegel und Linsen. Das weiße Sonnenlicht tritt in den Tropfen ein, wird umgelenkt und verlässt das Wasser als gebündelter Fächer aus unterschiedlichen Nuancen. Auf Papier lassen sich diese Erscheinungen gut darstellen, weshalb Regenbogen Ausmalbilder beliebt sind, um die Übergänge zwischen den Farbtönen Schritt für Schritt nachzugestalten.
Lichtbrechung und Spektralfarben
Um das Phänomen zu verstehen, helfen drei Begriffe aus der Physik. Die Lichtbrechung beschreibt den Vorgang, wenn ein Lichtstrahl von der Luft in das Wasser übergeht und seine Richtung ändert. Die Reflexion sorgt dafür, dass Lichtstrahlen an der inneren Rückwand des Wassertropfens wie an einem Spiegel abgelenkt werden. Als Spektrum bezeichnet man die Gesamtheit aller Farben, in die das weiße Sonnenlicht aufgeteilt wird. Das Sonnenlicht besteht aus vielen Schwingungen, die unser Auge im Alltag als einheitliches Schein wahrnimmt. Erst beim Auftreffen auf die Wassertropfen trennen sich diese Anteile, da jede Farbe unterschiedlich stark abgelenkt wird. Blaues Licht wird steiler gebrochen als rotes Licht, wodurch das geordnete Band geformt wird.
Formen und doppelte Bögen
Nicht jeder Bogen sieht genau gleich aus, denn Tropfengröße und Sonnenstand verändern das Erscheinungsbild. Bei kräftigen Schauern zeigt sich manchmal ein zweiter, schwächerer Außenbogen. Dieser Nebenregenbogen entsteht durch eine doppelte Spiegelung innerhalb der Tropfen. Ein Merkmal dieses zweiten Bogens ist die umgekehrte Farbreihenfolge: Während beim Hauptbogen Rot außen liegt, befindet sich das Rot beim Nebenbogen innen. Zwischen beiden Bögen liegt oft ein dunklerer Bereich des Himmels, der Alexanders Dunkles Band genannt wird. Bei Nacht existiert unter seltenen Bedingungen ein Mondregenbogen. Dieser wirkt für das Auge meist blass, weil das Sehvermögen bei geringer Helligkeit Farben schwer unterscheidet.
Beobachtung in Natur und Alltag
Wer Ausschau nach den farbigen Bögen halten möchte, findet in der Natur passende Gelegenheiten. Am häufigsten gelingt die Beobachtung am Nachmittag oder Morgenseite nach einem Schauer, wenn die Sonne tief steht. Steht die Sonne zu hoch, wandert der Bogen unter den Horizont. Auch abseits von Regenwolken lässt sich das Phänomen entdecken, etwa an Wasserfällen oder bei Springbrunnen. Im Garten lässt sich mit feinem Sprühnebel aus dem Gartenschlauch an einem sonnigen Tag ein kleiner Bogen erzeugen. Dabei steht man mit dem Rücken zur Sonne und richtet den Blick auf den Nebel.
Farbfolge und Farbwirkung
Die Reihenfolge der sichtbaren Farben folgt dem Muster von außen nach innen: Rot, Orange, Gelb, Grün, Hellblau, Dunkelblau und Violett. Wer dieses Motiv zeichnet, kann mit Buntstiften oder Wachsmalkreiden fließende Übergänge erzeugen, indem die Ränder der Streifen leicht ineinander schraffiert werden. Buntstifte eignen sich für feine Schichten, während Filzstifte kräftige Kanten erzeugen. Verschiedene gedruckte Malvorlagen zeigen neben dem Bogen oft Wolken oder Sonnenstrahlen. Das Zusammenspiel von Wassertropfen und Sonnenlicht bleibt ein faszinierendes Thema der Physik, das Forscher und Naturbeobachter weiterhin beschäftigt.