Warum Regenbögen erscheinen — und warum der zweite kopfsteht: Die einfache Physik dahinter

Der Primärregenbogen erscheint typischerweise in einem Radius von rund 42° um den antisolarischen Punkt (NWS). Dieser nüchterne Winkel öffnet eine Wunderwelt: Aus weißem Sonnenlicht wird ein Fächer aus Farben, der sich live über den Himmel spannt. Warum das so ist, lässt sich mit wenigen Grundbegriffen der Optik erklären — ganz ohne Matheballast, aber mit klarer Geometrie. Wir schauen gemeinsam hinein und klären, warum beim Doppelregenbogen die Farben umgedreht sind und wie Sie ihn zuverlässig sehen.

Stellen Sie sich einen nahezu kugelrunden Regentropfen vor. Sonnenlicht trifft auf seine Vorderseite, wird gebrochen, im Inneren einmal reflektiert und beim Austritt erneut gebrochen. Genau diese Abfolge erklärt die Farbfächerung des Primärbogens: Brechung beim Eintritt, eine interne Reflexion und Brechung beim Austritt erzeugen den sichtbaren Primärbogen (NWS). Die Farbsortierung entsteht durch Dispersion: Kurzwelliges Blau wird stärker abgelenkt als langwelliges Rot.

Die Geometrie sortiert das Licht zu bestimmten Winkeln, an denen besonders viel Intensität austritt. Für den Primärbogen liegen diese Maxima in einem schmalen Bereich um etwa 42°. Präziser: Rot erscheint näher bei etwa 42,5°, Blau bei etwa 40,6° Radius (Wikipedia). Dass Rot außen und Blau innen steht, folgt direkt daraus: Rot braucht den größeren Radius, Blau den kleineren.

Skizzenidee für den Kopf: Ein Sonnenstrahl trifft links oben auf einen Tropfen. Pfeil knickt leicht nach innen (Brechung), prallt an die Rückseite (Reflexion) und tritt rechts unten aus (zweite Brechung). Neben den Pfeilen stehen die Farben: Blau knickt stärker ab als Rot.

Zwischen den Tropfen entsteht kein Bild wie auf einer Leinwand. Vielmehr erreicht Sie Licht aus vielen Tropfen genau unter jenen Austrittswinkeln, in denen die Intensität hoch ist. Deshalb wirkt der Bogen weit entfernt – tatsächlich ist er eine Sichtbedingung, kein festen Objekt am Himmel: Der Regenbogen hängt von der Beobachterposition und der Lichtgeometrie ab; jeder sieht seinen „eigenen“ Bogen (Wikipedia). Das erklärt auch, warum Sie ihn beim Gehen „mitnehmen“ können.

Ein Zusatz, der oft übersehen wird: Interferenz kann zu feinen Nebenbändern führen, den sogenannten Supernumeraries. Diese schwachen Zusatzbögen treten bevorzugt bei kleinen, gleichförmigen Tropfen auf und liegen innen am Primärbogen (Wikipedia). Fürs Auge heißt das: Nach einem sanften Nieselregen wirkt der Bogen manchmal pastellig gestreift, während kräftige Schauer die Kanten schärfer zeichnen.

Der sekundäre Regenbogen entsteht, wenn Licht im Tropfen zweimal intern reflektiert wird. Das kehrt die Strahlenrichtung um und legt den Bogen weiter außen an den Himmel. Kurzfassung: Primär: eine Reflexion; Sekundär: zwei Reflexionen – dadurch erscheint der zweite Bogen größer im Radius und mit invertierter Farbreihenfolge (NWS). Weil das Licht zwei Reflexionsverluste erleidet, wirkt der Sekundärbogen meist deutlich blasser.

Für die Geometrie helfen zwei Zahlen, die Sie sich merken können: Der Primärbogen liegt nahe 42° Radius, der Sekundärbogen typischerweise um 50–53° (NWS). Feiner aufgedröselt: Für den Primärbogen liegen die Extremwinkel ungefähr bei Blau ≈40,6° und Rot ≈42,5°; der Sekundärbogen liegt etwa 8–10° weiter außen (rund 51°) und zeigt die Farbfolge umgekehrt (Rot innen, Blau außen) (Wikipedia).

Zwischen beiden Bögen liegt eine auffallend dunklere Zone: Alexander’s Band, die Helligkeitslücke zwischen Primär- und Sekundärbogen, entsteht aus der Winkelverteilung der aus dem Tropfen austretenden Strahlen – in diesem Bereich erreicht vergleichsweise wenig Licht das Auge (Wikipedia). Sie dient als guter Indikator: Wenn Sie eine klare dunkle Zone sehen, stehen die Chancen hoch, auch den schwächeren äußeren Bogen zu erkennen.

Skizzenidee für die Inversion: Zwei Tropfendiagramme nebeneinander. Links: ein Innenreflexionspfeil (Primär) – Farbfolge am Austritt Rot außen, Blau innen. Rechts: zwei Innenreflexionspfeile (Sekundär) – Farbfolge am Austritt umgekehrt.

Wenn Sie die Angaben überprüfen möchten, empfehlen wir einen Mini-Faktencheck: Die US‑Behörde NWS erklärt anschaulich die Winkel 42° (Primär) und ~51° (Sekundär) und die doppelte Reflexion (NWS) und die Wikipedia‑Seite bündelt präzise Winkelbereiche und die Farb-Inversion mit Literaturverweisen (Wikipedia). So bleiben die Zahlen nicht Behauptung, sondern nachvollziehbare Geometrie.

Die einfachste Regel lautet: Sonne im Rücken, Regen vor Ihnen. Regenbögen entstehen, wenn Sonnenlicht hinter Ihnen steht und Tropfen in Blickrichtung das Licht zu den charakteristischen Winkeln zurückwerfen (NWS). Das klappt besonders gut morgens oder spätnachmittags, wenn die Sonne tiefer steht und der Bogen größer erscheint.

Tropfengröße prägt das Bild: Größere Tropfen erzeugen schärfere, gesättigtere Farben; kleinere Tropfen lassen den Bogen breiter und weicher wirken und begünstigen Supernumerary‑Bänder (Wikipedia). Wenn der Schauer abzieht, drehen Sie sich langsam mit dem Rücken zur Sonne und scannen Sie den Himmel in etwa 40–55° über dem Antisolarpunkt. Genau in diesem Winkelbereich liegen Primär- und Sekundärbogen.

Mini‑Experimente für zu Hause bringen die Physik zum Anfassen. Mit dem Gartenschlauch erzeugen Sie feinen Sprühnebel und richten den Strahl so aus, dass die Sonne hinter Ihnen steht: Bei korrekter Geometrie erscheint der Primärbogen im Radius um ~42°; je nach Tropfenstreuung lassen sich auch schwache Nebenbänder sehen (Wikipedia). Alternativ hilft eine klare Glaskugel oder ein Kristallprisma am Fenster, um Brechung und Dispersion im Kleinformat nachzuvollziehen.

Für fotografierende Augen lohnt Methodik: Nutzen Sie den eigenen Schlagschatten als Zeiger auf den antisolarischen Punkt und schätzen Sie den Radius des Bogens ab. Da der Sekundärbogen rund 8–10° außerhalb des Primärs liegt, erleichtert eine etwas weitere Brennweite (weitwinklig) die Erfassung beider Bögen und der dunklen Zone (Alexander’s Band) (Wikipedia). Wer tiefer einsteigen will, findet auf den genannten Seiten weitere Grafiken und Ableitungen.

Zur Suchmaschinen‑Orientierung, ohne zu übertreiben: Hier bündeln wir die Begriffe noch einmal natürlich platziert — Regenbogen Entstehung, Doppelregenbogen Erklärung und Primärbogen Sekundärbogen Winkel. Mehr braucht es für eine gute Auffindbarkeit nicht.

Ein verbreiteter Irrtum: Regenbögen bestünden aus „sieben festen Farben“. Tatsächlich ist das Spektrum kontinuierlich; die bekannten Farbstreifen sind eine Konvention und das Ergebnis von Physik plus Wahrnehmung. Die Farbreihenfolge beim Primärbogen (Rot außen, Blau innen) und die Inversion beim Sekundärbogen sind durch Dispersion und die Anzahl der Innenreflexionen bestimmt, nicht durch diskrete Farbstufen (Wikipedia).

Auf Fotos wirken Regenbögen manchmal „intensiver“ als mit bloßem Auge. Der Grund liegt in Belichtung und Sättigung. Wer dokumentieren will, sollte neutral belichten und gegebenenfalls eine Graukarte nutzen. Alexander’s Band – die dunklere Zone zwischen den Bögen – ist ein gutes Qualitätsmerkmal für die Darstellung, weil sie aus der Winkel‑Intensitätsverteilung folgt und unabhängig vom Kameramodell auftreten muss (Wikipedia). So vermeiden Sie Überverarbeitung.

Nützlich wird das Wissen nicht nur für die Fototasche. In der Lehre helfen Tropfen‑Experimente, um Brechungsgesetze anschaulich zu machen. In der Wissenschaft dienen Regenbogenanalysen als Fenster in die Tropfengrößenverteilung von Wolken und Sprays. Supernumerary‑Bänder sind besonders empfindlich auf kleine, einheitliche Tropfen und werden daher als Hinweis auf die Tropfenstatistik genutzt (Wikipedia). Für Citizen‑Science‑Projekte heißt das: Fotos mit exakten Zeit‑ und Sonnenstandsdaten sind wertvoller als bunte Postkarten.

Was bleibt: Wenige Grundprinzipien erklären viel. Eintrittsbrechung, eine bzw. zwei Innenreflexionen und Austrittsbrechung plus Dispersion genügen, um Primär‑ und Sekundärbogen samt typischer Winkel (≈42° und ≈50–53°) zu verstehen (NWS). Daraus folgen klare, überprüfbare Vorhersagen für Himmelsschauspiele – ganz ohne Mystik.

Regenbögen folgen einer eleganten Logik: Brechung, Reflexion, Dispersion – fertig. Daraus resultieren stabile Winkelbereiche und eine robuste Farbordnung. Primärbogen ≈42° (Rot außen, Blau innen), Sekundärbogen ≈50–53° (Farben invertiert) (NWS) und präzisere Werte wie ≈40,6° (Blau) bis ≈42,5° (Rot) (Wikipedia) bieten eine gute Merkbank. Praktisch heißt das: Sonne im Rücken, Regen im Blick, Kopf leicht schwenken – und auf Alexander’s Band achten.