Die Wettercommunity

Hallöchen,

Nachdem Max dieses neue Forum eingerichtet hat, hab ich mich bereit erklärt, die wichtigsten Atmosphärischen Lichterscheinungen mal kurz vorzustellen.

Bei all diesen Erscheinungsformen wird Licht an verschiedenen Medien (Eiskristalle, Wassertropfen, Staub, Pollen, etc.) in der Atmosphäre – im weitesten Sinne vom Erdboden (z.B. Heiligenschein) bis in die Stratosphäre (Perlmutterwolken) – gebrochen, gebeugt, gestreut oder gespiegelt. Viele der Erscheinungen sind häufig, manche sind schwer auszumachen und andere treten nur äußerst selten auf. Ich denke, dies macht einen beträchtlichen Teil des Reizes aus, diese Lichtphänomene zu verfolgen.

Wer mehr über die vorgestellten Erscheinungen wissen möchte, wird auf der Homepage des Arbeitskreises Meteore e.V. http://www.meteoros.de fündig.

Erwähnt werden sollte unbedingt noch, dass man nicht mit ungeschütztem Auge in Richtung Sonne schauen darf! Bei sonnennahen Erscheinungen ist dringend zu empfehlen, die Sonne durch eine Straßenlaterne oder ähnliches abzudecken und zusätzlich eine dunkle Sonnenbrille zu verwenden.

Bitte hierunter keine Kommentare machen, sonst wirds wohl irgendwann zu unübersichtlich...

Fotos sind alle von mir. Fremdfotos sind als Link gesetzt.

Dann viel Spaß
Claudia

Regenbogen

Physik: Brechung an Wassertröpfchen mit innerer Spiegelung
Häufigkeit: relativ häufig (ca. 10-20 mal im Jahr)
Bekannt seit: Altertum

Beschreibung:
Der Hauptregenbogen tritt als kreisförmiger Bogen mit einem Abstand von 42° um den Gegensonnenpunkt auf. Steht die Sonne am Horizont, sehen wir somit einen Halbkreis. Steigt die Sonne, wird der Regenbogen immer flacher und ist ab 42° Sonnenhöhe somit unsichtbar. Durch Brechung des Sonnenlichtes im Regentropfen wird das weiße Licht der Sonne in seine Spektralfarben zerlegt. An der Innenwand des Tropfens wird ein Teil des Lichts reflektiert und tritt dann unter nochmaliger Brechung aus dem Tropfen wieder aus. Der Hauptregenbogen ist an der Außenseite rot, darauf folgt Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett mit fließenden Übergängen. Die Farbigkeit wird entscheidend von der Tröpfchengröße bestimmt, je größer die Tropfen, desto intensiver die Farben. Manchmal ist noch ein Nebenregenbogen mit einem Radius von 51° um den Sonnengegenpunkt zu sehen. Die Farbfolge ist der des Hauptbogens entgegengesetzt und von geringerer Intensität. Der Grund ist die zweimalige Spiegelung die Lichtstrahlen im Wassertropfen, wobei mehr Licht verloren geht, als bei der einfachen Spiegelung des Hauptregenbogens. Oft erkennt man auch, daß der Bereich innerhalb des Hauptregenbogens heller ist als der Bereich zwischen Haupt- und Nebenregenbogen. Diesen dunklen Bereich nennt man "Alexanders dunkles Band" zu Ehren von Alexander von Aphrodisias (ca. 200 n.Chr.), einem Philosophen und Kommentator des Aristoteles, der diese Erscheinung erstmals beschrieben hat. Ein Regenbogen kann natürlich auch durch Mondlicht erzeugt werden. Dabei ist die Helligkeit allerdings sehr gering und der Bogen erscheint durch die fehlende Farbwahrnehmung des Auges bei Dunkelheit meistens nur weiß.

Regenbogen bei hohem Sonnenstand:


Regenbogen bei tiefen Sonnenstand:


Regenbogen unterhalb des Horizontes:


Interferenzbögen:


"Alexanders dunkles Band":


Roter Regenbogen während Sonnenuntergang:


Links zu Mondregenbogen:
http://tasboard.piesoft.net/message.php?MsgCode=6004
http://g8.no/298-rainbow-at-night
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/bowim51.htm
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/moonbow.htm
http://www.nightskyhunter.com/Rainbow%2 ... llery.html

Gespiegelter Regenbogen

Physik: Spiegelung an Wasserflächen
Häufigkeit: sehr selten
Bekannt seit: Anfang 20. Jh. (erstmals theoretisiert von Josef M. Pernter, "Meteorologische Optik", erschienen 1906)

Beschreibung: Über Wasserflächen werden manchmal zusätzlich zum Haupt- und Nebenregenbogen weitere ungewöhnliche Regenbögen beobachtet.Dabei handelt es sich um Regenbögen, die durch gespiegeltes Sonnenlicht erzeugt werden. Zusammen mit dem gewöhnlichen Regenbogen können auf den ersten Blick sehr komplizierte Regenbogenerscheinungen auftreten, bei denen sich bis zu vier Regenbögen gleichzeitig sichtbar sind und sich teilweise überschneiden.
Die Entstehung des zusätzlichen Haupt- und Nebenregenbogens läßt sich leicht erklären: Die Wasserfläche wirkt als ein großer Spiegel. Das Sonnenspiegelbild befindet sich ebenso weit unterhalb des Horizontes wie der Sonne darüber steht (Einfallswinkel = Ausfallswinkel). Der Sonnengegenpunkt der gespiegelten Sonne liegt daher oberhalb des Horizontes. Dieser Punkt, der um den zweifachen Betrag der Sonnenhöhe über dem Sonnengegenpunkt liegt, ist der Mittelpunkt der beiden Regenbogenkreise des gespiegelten Sonnenlichts. Die zusätzlichen Regenbögen sind daher gegenüber dem gewöhnlichen Haupt- und Nebenregenbogen um den zweifachen Betrag der Sonnenhöhe nach oben versetzt.
Voraussetzung für die Entstehung ist eine möglichst ruhige Wasseroberfläche. Schon bei leichten Wellen divergieren die Sonnenstrahlen zu stark, um noch einen merklichen "Spiegelbogen" zu erzeugen. Gute Voraussetzungen finden sich also an Seen bei Windstille oder große Wasserpfützen, die sich nach einem kräftigen Regenschauer bilden. Die entsprechende Wasserfläche sollte sich möglichst vor dem Beobachter befinden, wenn er in Richtung des Regenbogens schaut. Dann ist mit dem zusätzlichen Bogenfragment am Fuße des gewöhnlichen Regenbogens zu rechnen. Aber auch mit dem See im Rücken können, wenn auch seltener, die ungewöhnlichen Regenbögen entstehen. In diesem Fall sieht man eher den oberen Bereich des "Spiegelbogens".

Weiterführende Infos:
http://www.meteoros.de/spiegel/spiegel.htm
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/reflect.htm (und folgende Seiten)

Links zu Fotos:
http://www.meteoros.de/bildarchiv/view. ... lery_id=54
http://atmospherical.blogspot.com/2007/ ... inbow.html
http://atmospherical.blogspot.com/2007/ ... ergen.html
http://atmospherical.blogspot.com/2006/ ... ntain.html
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/bowim47.htm
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/bowim19.htm
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/bowim12.htm
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/ ... ik_big.jpg

Gespaltener Regenbogen (Split Rainbow oder Twinned Rainbow)

Physik: Brechung an nicht kugelförmigen Wassertropfen
Häufigkeit: wahrscheinlich nicht so selten, wie ursprünglich angenommen
Bekannt seit: wenigen Jahren

Beschreibung:
Während starker Regenschauer wird manchmal eine deutliche Spaltung am oberen Scheitelpunkt des Regenbogens beobachtet, die oft nur wenige Sekunden bis hin zu mehreren Minuten auftritt. Da es lange Zeit nur wenige Beobachtungen dieser Erscheinung gab, konnte über die Entstehung nur spekuliert werden. Erst in den letzten Jahren wurde die Spaltung durch kontinuierliche Beobachtung häufiger registriert und man konnte aufgrund einiger detaillierter Beobachtungen neue Theorien aufstellen. Da bei allen Beobachtungen beide Bögen die gleiche Helligkeit aufweisen, scheidet eine Brechung an Eispartikeln (wie sie im oberen Teil einer Schauerwolke zu finden sind) aus. Am wahrscheinlichsten ist, daß nicht-kugelförmige Regentropfen den einen oder beide Bögen produzieren. Kleine Regentröpfchen werden aufgrund der Oberflächenspannung beim freien Fall kaum verändert, aber große Tropfen können durch den Luftwiderstand flachgedrückt werden oder sogar zwischen den flachgedrückten und verlängerten Sphäroiden oszillieren. Je größer die Abplattung ist, desto kleiner ist der Brechungsindex. In der Praxis heißt das also, daß das Sonnenlicht gleichzeitig auf verschieden große Wassertropfen fallen muß, um diese Spaltung zu erzeugen. Da sie bisher nur an mächtigen Schauer- und Gewitterwolken nach großer Hitze beobachtet wurde, kann man davon ausgehen, daß die kleinen, also nicht deformierten Regentropfen kurz unterhalb der Wolke verdunsten. Das würde erklären, warum der Bogen nur für kurze Zeit und ausschließlich im oberen Bereich zu sehen ist.



Weiterführende Links und Fotos:
http://www.meteoros.de/rainbow/regen-sp.htm
http://www.meteoros.de/bildarchiv/searc ... Regenbogen
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/twin1.htm
http://www.atoptics.co.uk/fz17.htm
http://atmospherical.blogspot.com/2009/ ... inbow.html

Nebelbogen

Physik: Brechung an sehr kleinen Wassertröpfchen (< 0,5 mm)
Häufigkeit: im Gebirge häufig, im eher Flachland selten
Bekannt seit: Altertum

Beschreibung:
Im Nebel kann eine andere Spielart des Regenbogens beobachtet werden: Der Nebelbogen. Dieser Bogen ist weiß und sein Band etwa doppelt so breit wie bei einem normalen Regenbogen. An der Innenseite liegen manchmal noch Interferenzbögen, die je nach Tröpfchengröße weiß bis leicht rötlich sein können. Sein Radius beträgt etwa 42°, wird jedoch mit abnehmender Tröpfchengröße kleiner.
Nebel besteht aus sehr kleinen Wassertröpfchen. Bei einer Tröpfchengröße unterhalb von 50 Mikrometern überlagern sich die Regenbogenwinkel der einzelnen Spektralfarben so, daß sie zusammen weißes Licht ergeben. Sind die Tröpfchen noch kleiner, dann wird der Bogen immer diffuser und lichtschwacher und ist ab einer Größe von 5 Mikrometern nicht mehr erkennbar.

Diese Grafik zeigt, wie sich die Farben und die Breite des Hauptregenbogens bei unterschiedlichen Tröpfchengrößen verändern. Es ist also möglich, aus der Farbabfolge des Regenbogens direkt auf die Tröpfchengröße zu schließen. Ein kräftiges Rot tritt nur bei großen Regentropfen auf. Man sieht auch, daß der Regenbogen bei kleinen Tröpfchen deutlich breiter wird und vorwiegend weiß ist (Nebelbogen). Interessant ist, daß die Interferenzbögen bei kleinen Tröpfchen nicht direkt an der Innenseite des Hauptregenbogens liegen, sondern daß dort ein recht großer Zwischenraum zu finden ist. Mit reiner Lichtbrechung an Wassertropfen lassen sich diese Phänomene nicht erklären. Sie beruhen auf der Wellennatur des Lichts.

Die besten Voraussetzungen für die Beobachtung eines Nebelbogens ist eine Nebelwand vor dem Beobachter mit der ungetrübten Sonne im Rücken. Bei Bodennebel kann man sich zur Abhilfe auf einen kleinen Hügel stellen und dann nach unten auf den Nebel schauen.

Nebelbogen:


Nebelbogen mit Interferenzbögen:


Vollständig runder Nebelbogen an Autoscheinwerfern:


Wolkenbogen:


Mondwolkenbogen:
http://img.album.de/files/images/big/10 ... 725251.jpg

Wolkenbogen mit Glorie (dazu später mehr):


Nebelbogen an Autoscheinwerfern mit Interferenzbögen:
http://atmospherical.blogspot.com/2007/ ... ogbow.html