Regenbogen höherer Ordnung

Foto: Michael Theusner

Erklärung

Wer kennt ihn nicht, den farbenfrohen Bogen nach oder während eines Regenschauers, der einen großen Teil gegenüber der Sonne einnehmen kann und faszinierend anzuschauen ist. Manchmal erkennt man sogar noch einen zweiten, schwächeren Bogen außerhalb des Ersten, allerdings in umgekehrter Farbfolge. Dies beiden nennt man den primären und sekundären Regenbogen.

Wobei primär bedeutet, dass das einfallende Licht einmal im Tropfen reflektiert wird, in seine Spektralfarben zerlegt und den Tropfen wieder verlässt. Beim Sekundärbogen passiert diese interne Reflexion zweimal. Diese doppelte Reflexion ist auch der Grund dafür, dass die Farbfolge, im Vergleich zum Primärbogen, invertiert ist. 

Nun stellt sich die Frage, ob diese interne Reflexion auch ein weiteres Mal im Tropfen stattfinden kann; und genau das kann sie! Hier sind wir dann an den Punkt angelangt, bei dem wir von "Höherer Ordnung" sprechen.

Höhere Ordnung bedeutet nicht, das der Regenbogen positionsbezogen am Himmel eine höherer Stellung einnimmt. Es besagt vielmehr die Anzahl der internen Reflexionen die über zwei uns bekannten hinaus geht. Wir unterscheiden wie folgt:

  • 0. Ordnung: Lichttransmission durch den Tropfen / "Zero order glow"
  • 1. Ordnung: primärer Regenbogen
  • 2. Ordnung: sekundärer Regenbogen
  • 3. Ordnung: tertiärer Regenbogen
  • 4. Ordnung: quartärer Regenbogen
  • 5. Ordnung: quintärer Regenbogen
  • 6. Ordnung: sextärer Regenbogen
  • usw...

Position am Himmel

Der primäre und sekundäre Regenbogen stehen der Sonne gegenüber wobei der Austrittswinkel beim Hauptregenbogen, bezogen auf den Eintrittswinkel, bei ca. 138° liegt. Beim sekundären Nebenregenbogen liegt dieser bei ca. 128°. Der tertiäre und quartäre Regenbogen haben einen Austrittswinkel von ca. 40° bzw. 45°. Das bedeutet sie liegen dicht beieinander und entstehen bezogen auf den Lichteintrittsswinkel zur Sonne hin.

Quintärer und sextärer Bogen sind wieder bezogen auf den Lichteintrittswinkel um den Gegensonnenbereich zu finden, wobei der quintärer Bogen mit einem Austrittswinkel von ca. 130° sich mit dem Sekundärbogen überlagert. Der sextärer Bogen ist mit einem Austrittswinkel von ca. 145° noch innerhalb der hellen Kausitkscheibe des primären Hauptregenbogens.

Spektrodrom

Regenbögen von der ersten bis zur vierten Ordnung im Experiment (Foto: Michael Großmann)

Regenbögen höherer Ordnung

Der "Regenbogenkompass" von Jearl Walkers

Beobachtung

Es können also theoretisch eine Vielzahl von Regenbögen entstehen, die alle an verschiedenen Positionen am Himmel aufzufinden wären. Hier sind jetzt allerdings einige Faktoren in Betracht zu ziehen die eine Beobachtung erschweren, wenn nicht sogar unmöglich machen.

  • Mit jeder internen Reflexion verlässt auch Licht den Tropfen, sodass die Intensität des Regenbogens mit steigender Ordnung abnimmt.
  • Regenbögen die zur Sonne hin entstehen (3. und 4. Ordnung) sind durch die enorme Blendwirkung der Sonne und den damit entstehenden großen Kontrastumfang mit bloßem Auge kaum bis gar nicht zu beobachten.
  • Ebenfalls wird das austretende Farbspektrum mit steigender Ordnungszahl nicht nur farbschwächer, auch die Breite des Regenbogens nimmt stetig zu. Damit wird auch der Farbkontrast zwischen Hintergrund und Regebogen selbst immer undeutlicher.

Um eine erfolgreiche Beobachtung bzw. einen fotografischen Nachweis zu erbringen bedarf es einiger Tipps und Hilfen.

  • Wetter- und Regenradarkarten zur aktuellen Wettersituation vergleichen
  • Die Aufnahmen sollte in einem unkomprimierten Format (RAW) erfolgen
  • Nach Möglichkeit Polarisationsfilter verwenden
  • Sonne abdecken um Linsenreflexe zu vermeiden
  • Nach Möglichkeit Serienaufnahmen machen
  • Die Kameralinse vor Regen schützen

Nach der erfolgreichen Beobachtung müssen die Aufnahmen ausgewertet werden. Mittels Bildbearbeitung, meistens wird hier die Unschärfemaske genutzt, kann die Sichtung erst eindeutig bestätigt werden.

Text: Michael Großmann

Fotos

Regenbogen 3. und 4. Ordnung

Die Regenbögen 3. und 4. Ordnung (Foto: Michael Theusner)

Tertiärer Regenbogen

Erster fotografierte Regenbogen 3. Ordnung am 15.05.2011 (Foto: Michael Großmann)

Regenbogen 3. und 4. Ordnung

Regenbogen 3. und 4. Ordnung am 07.07.2017 in Berlin (Foto: Andreas Möller)