Farbige Himmelszeichen

Andreas Walker | Ausgabe_01_02_18

In der Natur existieren viele farbige Erscheinungen, die durch das Zerlegen des weissen Lichts in seine Farben entstehen. Das populärste Beispiel dafür ist der Regenbogen.

@ istockphoto.com, Andreas Walker

Der Regenbogen ist zweifellos eine der schönsten Himmelserscheinungen. Er hat auch heute noch etwas Geheimnisvolles an sich und regt die Fantasie der Menschen an. Deshalb ranken sich besonders viele Geschichten um ihn. So sichtbar sich der Regenbogen manifestiert, er bleibt dennoch ungreifbar. Man kann den Radius des Regenbogens nur mit Winkelgraden angeben, da der Regenbogen nur einen «scheinbaren Durchmesser» vom Betrachter aus hat. Seine Grösse ist nicht mit einem Längenmass zu fassen, da seine Entfernung nicht klar festgelegt werden kann: Mit dem Wandern des Betrachters wandert auch der Regenbogen.

Sonderbarer Doppelbogen

Das Phänomen des Regenbogens ist auf die Lichtbrechung zurückzuführen. Ähnlich wie in einem Glasprisma, wird das weisse Licht durch die Regentropfen in seine Spektralfarben zerlegt – rot, gelb, grün, blau und violett. Im Allgemeinen kann ein Regenbogen beobachtet werden, wenn eine punktförmige Lichtquelle auf Wassertröpfchen fällt. So können mehrere Scheinwerfer auch mehrere Regenbögen erzeugen.

Oft können zwei Regenbögen gleich zeitig gesehen werden – ein innerer kräftiger Regenbogen (primärer Regenbogen) und ein äusserer schwächerer Regenbogen (sekundärer Regenbogen). Beim primären Regenbogen befindet sich die rote Farbe aussen und das Blau ist an der Innenseite; beim sekundären Regenbogen sind die Farben umgekehrt angeordnet. Der Primärregen bogen weist einen Radius von 42 Grad auf, beim Sekundärregenbogen sind es 51 Grad.

Das Bild des Regenbogens wird durch die im Lichte fallenden Regentropfen erzeugt. Auch in einer Nebelwand kann ein Regenbogen entstehen. Dieser «Nebelbogen » ist ungefähr doppelt so breit, wie der gewöhnliche Regenbogen. Da die Nebeltröpfchen jedoch sehr klein sind, brechen sie zwar das Licht zu einem Regenbogen, verursachen aber infolge ihrer geringen Grösse Lichtüberlagerungen. Aus den Lichtüberlagerungen der zerlegten Spektralfarben entsteht aber wieder weisses Licht, welches dann in der Form des hellen Nebelbogens erscheint. Manchmal sind aber sogar leichte Farben im Nebelbogen zu erkennen. Aus diesen Lichtüberlagerungen der zerlegten Spektralfarben entsteht somit wieder weisses Licht, das in Form des Nebelbogens erscheint. Manchmal ist ein Hauch Farbe im Nebelbogen zu erkennen.

Auch der Mond erzeugt einen Regenbogen. Bei ganz schwachen Lichtverhältnissen verschwinden jedoch für unsere Augen die Farben und das entsprechende Objekt wird nur noch schwarz-weiss wahrgenommen. Deshalb erscheint ein vom Mond erzeugter Regenbogen als weisslicher Ring am Nachthimmel. Auf einem Farbfilm (oder Chip) zeigt er sich jedoch wieder in den wohlbekannten Farben.

Halo-Erscheinungen

Halo-Erscheinungen werden durch Reflexion und Brechung an Eiskristallen in hohen Eiswolken (Cirrostratus) verursacht. Nur die einfachsten Formen der Eiskristalle geben Anlass zur Halo-Entstehung, nämlich sechseckige Platten und Säulen. Im Gegensatz zum Regenbogen, blickt der Beobachter direkt zur Lichtquelle und die Lichtquelle selbst bildet den Mittelpunkt des Halos, der schwach farbig ist. Ebenso sind im Gegensatz zum (primären) Regenbogen die Farben umgekehrt angeordnet, d. h. das Rot befindet sich auf der Innenseite des Bogens und das Blau aussen.

Die häufigste Halo-Art ist ein Ring um die Sonne (oder den Mond) mit einem 22-Grad-Radius. Es existieren noch zahlreiche andere Komponenten, die jedoch viel seltener sind. So sind manchmal farbige oder weissliche Bögen, Lichtflächen oder Punkte am Himmel sichtbar.

«Gibt Ring oder Hof sich Sonne und Mond, bald Regen und Wind uns nicht verschont .» Diese alte Bauernregel schildert zutreffend, dass ein solcher Ring (oder Halo) die Ankunft einer Warmfront und damit einen Wetterumschlag anzeigt. Der Grund: Die warme Luftströmung gleitet allmählich über die tiefer liegende Kaltluftmasse auf, wo Feuchtigkeit zu feinem Eisstaub auskristallisiert, der zur Halo-Bildung führt.

Besonders bekannt sind die Nebensonnen, die oft links und rechts neben der Sonne als helle farbige Punkte oder Flecken am Himmel erscheinen. Einige prachtvolle und sehr seltene Halo-Phänomene wurden allgemein bekannt, etwa das Petersburger Halo-Phänomen von 1794 oder das Stockholmer Phänomen von 1535, das auf einem Bild in der St.-Nikolai-Kirche in Stockholm, der «Storkyrka», dargestellt ist.

Irisierende Wolken

Manchmal sind Sonne oder Mond von farbigen Ringen umgeben, in denen die Farben purpur und grün vorherrschen. Je nach Grösse der Wolkentröpfchen verändert sich der Radius der einzelnen Ringe. Je weiter sie von der Lichtquelle entfernt sind, desto schwächer werden sie.

Fällt ein Lichtstrahl durch einen schmalen Spalt und wird das Licht hinter dem Spalt auf einen Schirm projiziert, entstehen mehrere helle und dunkle Streifen die mit zunehmender Entfernung vom Zentrum immer schwächer werden: Es findet eine Beugung des Lichtes statt. Da langwelliges Licht (rot) stärker gebeugt wird, als kurzwelliges Licht (blau), entsteht ein Beugungsmuster für jede Farbe, also eine Zerlegung des Lichtes in seine Farbkomponenten.

In der Natur führen die Wolkentröpfchen zu Beugungserscheinungen, besonders dann, wenn sie alle eine bestimmte Grösse haben und gleichmässig verteilt sind. Daraus entstehen Erscheinungen wie die Farbkränze um Sonne oder Mond, irisierende Wolken (meistens im Bereich um Sonne oder Mond) sowie die sogenannte Glorie im Gegenpunkt der Sonne.

Glorie oder Brockengespenst

Steht ein Wanderer auf einem Gebirgsgrat, sodass er die Sonne im Rücken hat und sein Schatten auf eine Nebelwand fällt, entstehen farbige Ringe um den Schatten des Kopfes – eine Glorie. Diese Gebilde sehen ähnlich aus wie die obgenannten Farbkränze. Da der projizierte Schatten meist übergross und geisterhaft auf die Nebelwand projiziert wird, ist diese Erscheinung auch unter dem Namen «Brockengespenst» bekannt. Es hat seinen Namen vom «Brocken», einem Berg im Harz in Deutschland. Er war der Sage nach Versammlungsort der Hexen. An vielen Tagen im Jahr herrscht hier dicker Nebel. Die Erscheinung des Brockengespenstes hat man vermutlich auf diesem Berg zum ersten Mal bewusst wahrgenommen und dokumentiert.

Auch diese Erscheinungen entstehen durch Lichtbeugung. Wie bei den Farbkränzen wird hier am Gegenpunkt der Sonne das reflektierte Licht in den Wolkentröpfchen in seine Farbkomponenten zerlegt.

Fata Morgana auf dem See

Wenn der Boden durch die Sonnenstrahlung extrem aufgeheizt wird, entstehen mehrere Luftschichten mit verschiedenen Temperaturen und dadurch verschiedenen Dichten. Deshalb werden die Lichtstrahlen umgelenkt. Dies führt zu Spiegelungen und damit zur Wahrnehmung von Gegenständen an Orten wo sie in Wirklichkeit gar nicht vorhanden sind – es entsteht eine Fata Morgana. In der Wüste werden durch dieses Phänomen oft Palmenoasen oder Dünen an Orten sichtbar, wo gar keine sind. Sie werden von irgendeinem Ort unter dem Horizont als Zerrbild in der  irrend heissen Luft an einem anderen Ort sichtbar. Die gleichen Effekte können manchmal auch bei uns über grossen Seen beobachtet werden. Ist der See noch warm und es fliesst kalte Luft darüber, können manchmal ebenfalls bizarre Luftspiegelungen beobachtet werden.

Sie sehen, wer offenen Auges durchs Leben geht, wird von der Natur belohnt mit vielerlei aussergewöhnlichen Erscheinungen. 

Buchtipps
• Andreas Walker, Thomas Bucheli «Wetterzeichen am Himmel: Meteorologische Erscheinungen verstehen und richtig deuten », AT Verlag, 2011, nur noch antiquarisch erhältlich, ca. 30 Franken.
• Harald Falck-Ytter «Das Polarlicht», Freies Geistesleben 2018 (ab Juni erhältlich), Fr. 65.90

Fotos: istockphoto.com,  Andreas Walker

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