Hauptregenbogen

Hauptregenbogen

 

Winkelbeziehungen zwischen Beobachter, Tropfen und Sonne

Steht die Sonne höher als 42°, ist der Hauptregenbogen nur von einem erhöhten Standort aus sichtbar und steht unterhalb des Horizonts. Hier ein Regenbogen am Altenbergturm nach SchauerdurchzugDer sogenannte Hauptregenbogen entsteht aus der im vorigen Kapitel beschriebenen einfachen Reflexion und Brechung der Sonnenstrahlen in den Regentropfen. Die Strahlen treffen in breiter Front auf die Vielzahl kleiner, im Blickfeld vor dem Beobachter annähernd gleichmäßig verteilter Wassertropfen. Fehlen die Wassertropfen dabei an einer Stelle, zeigt sich dort auch kein Regenbogen. In den meisten Fällen nimmt man daher nur einen Abschnitt des vollen Bogens wahr.

 

Die genaue Position des Hauptregenbogens kann man sich nun über eine verlängerte Linie herleiten, die man sich zwischen dem Kopf des Beobachters und dessen von der Sonne geworfenen Schatten vorstellen muss. Diese Linie ist identisch zur verlängerten Verbindung zwischen Beobachter und Sonne und zeigt in Richtung des Sonnengegenpunktes. Dieser bildet das Zentrum des Regenbogens. Da der Winkel zwischen dieser Linie und dem Regentropfen ein Z-Winkel des Winkels zwischen dem ursprünglichen Sonnenstrahl und dem Austrittsstrahl des Regentropfens ist, sind beide identisch und somit gleich 40 bis 42 Grad. Folglich blickt der Beobachter genau dann in das vom Tropfen im Maximalwinkel abgestrahlte Licht, wenn er den Schatten seines Kopfes fixiert und dann um 40 bis 42 Grad - den so genannten Öffnungswinkel - in Richtung des Regentropfens nach oben blickt. Hier erscheint für ihn dann, solange er die Sonne genau im Rücken hat, der Scheitelpunkt des Hauptregenbogens. Dieser stellt den eigentlichen Regenbogen dar und tritt am deutlichsten hervor. Er erstreckt sich dabei halbkreisförmig um den Sonnengegenpunkt.

 

Steht die Sonne genau am Horizont, so gilt dies auch für das Zentrum des Regenbogens, wodurch dieser bei ausreichender Tropfenzahl einen vollständigen Halbkreis einnimmt. Dieser beträgt für den Hauptregenbogen dann eine maximale Höhe von 42 Grad und einer maximalen Breite von 84 Grad, also das doppelte des Regenbogenwinkels. Er ist umso niedriger und flacher, je höher die Sonne steht und je tiefer der Sonnengegenpunkt unterhalb des Horizonts absinkt. Die Winkel zwischen den Sonnenstrahlen und den vom Beobachter wahrgenommenen farbigen Strahlen bleiben dabei immer unverändert. Falls die Sonne höher als 42° steht, rutscht auch der Scheitelpunkt des Bogens unter den Horizont und wäre nur unterhalb der Position des Beobachters sichtbar, zum Beispiel von der Spitze eines Berges oder Turmes.

 

Um einen zum Kreis geschlossenen Hauptregenbogen sehen zu können, muss das Reflexionsmedium Wassertropfen in voller radialer Ausdehnung um den Sonnengegenpunkt vorhanden sein und von der Sonne beschienen werden. Diese Möglichkeit besteht im Allgemeinen nur von einem Flugzeug oder einem Ballon aus. Bei geeigneten Witterungsbedingungen kann man in der Tat vor allem während der Start- oder Landephase, d.h. in Bodennähe, einen vollständigen Regenbogenkreis beobachten. (Quelle: Wikipedia)