Ein Regenbogen wirkt wie ein entferntes Objekt, ist aber ein optisches Phänomen, das von Licht, Wassertropfen und dem Standort des Beobachters abhängt. Zwei voneinander entfernte Personen sehen deshalb nicht exakt denselben Bogen, obwohl sie auf denselben Regenschauer blicken.

Was im Tropfen geschieht

Sonnenlicht ändert beim Übergang von Luft zu Wasser seine Richtung: Es wird gebrochen. Ein Teil wird an der Rückseite des Tropfens reflektiert und beim Austritt erneut gebrochen. Weil verschiedene Wellenlängen unterschiedlich stark abgelenkt werden, zerlegt sich weißes Licht in ein kontinuierliches Spektrum.

Millionen Tropfen senden Licht in viele Richtungen. Das Auge erhält besonders viel davon aus bestimmten Winkeln. Beim Hauptregenbogen liegt die stärkste Konzentration ungefähr 42 Grad vom Gegenpunkt der Sonne entfernt. Praktisch gilt: Sonne im Rücken, beleuchteter Regen vor dem Beobachter.

Warum Rot außen und Violett innen liegt

Rot wird im Hauptbogen weniger abgelenkt und erscheint außen, Violett stärker und liegt innen. Die Farben sind keine scharf getrennten Streifen, sondern gehen kontinuierlich ineinander über.

Ein Regenbogen ist ein Kreis

Die Geometrie bildet einen Lichtkegel, dessen Spitze im Auge liegt. Sichtbar ist der Kreis, an dem dieser Kegel ein Feld von Tropfen schneidet. Vom Boden verdeckt der Horizont den unteren Teil, weshalb meist nur ein Bogen erscheint. Aus einem Flugzeug, von einem Berg oder hohen Gebäude können Tropfen auch unterhalb liegen und einen größeren Teil bis hin zum vollständigen Kreis zeigen.

Der Mittelpunkt liegt der Sonne genau gegenüber. Bei hoch stehender Sonne befindet er sich weit unter dem Horizont; der sichtbare Bogen ist klein oder fehlt. Bei tiefem Sonnenstand steigt er höher in den Himmel.

Wie der Nebenregenbogen entsteht

Beim Nebenbogen wird das Licht zweimal im Tropfen reflektiert statt einmal. Dadurch verliert es Intensität; der äußere Bogen ist schwächer. Seine Farbreihenfolge ist umgekehrt: Rot innen, Violett außen.

Zwischen beiden Bögen wirkt der Himmel oft dunkler. Dieses Alexanderband entsteht, weil aus diesem Winkelbereich weniger Licht zum Beobachter gelangt, nicht durch eine besondere dunkle Wolke.

Günstige Bedingungen

  • Die Sonne scheint von hinten.
  • Regen, Niesel, Nebeltröpfchen oder Sprühwasser liegen voraus.
  • Eine tiefe Sonne erzeugt einen höheren, vollständigeren Bogen.
  • Dunkle Wolken erhöhen nur den Kontrast.
  • Größere Tropfen liefern oft kräftigere Farben; sehr kleine lassen sie stärker überlappen.

Kann man das Ende erreichen?

Nein. Der Regenbogen besitzt keinen festen geografischen Ort. Bewegt sich der Beobachter, schicken andere Tropfen das passende Licht in seine Augen und der Bogen wandert mit. Auch eine danebenstehende Kamera zeichnet wegen ihres abweichenden Standpunkts einen geringfügig anderen Bogen auf.

Nebelbogen und Mondregenbogen

Winzige Nebeltröpfchen erzeugen einen breiten, fast weißen Nebelbogen, weil sich die Farben überlagern. Helles Mondlicht kann bei geeigneten Tropfen einen Mondregenbogen bilden. Für das Auge wirkt er oft weiß, da das Farbsehen bei Dunkelheit schwach ist; Langzeitaufnahmen zeigen eher Farben.

Die Weltorganisation für Meteorologie führt Regenbogen als Fotometeore im Internationalen Wolkenatlas. Zum Beobachten genügt die richtige Anordnung: Sonne hinten, beleuchtete Tropfen vorn.