Der Regenbogen: Vom Mythos zur mathematischen Physik

Frederic Edwin Church (1826-1900) : Rainy Season in the Tropics (1866)

Mein Interesse an optischen Phänomenen wurde wohl durch die Beugungsversuche eines Laserstrahls am dünnen Spalt meines Physiklehrers Dr. Walter Südbeck (1924-2008) am CAG in Cloppenburg geweckt.  Als ich dann 1975 mein Studium in Münster begann, gab es dort noch ein kleines  Astronomisches Institut, welches sich aus einem mathematischen Seminar für Lehramtskandidaten nach 1920 entwickelt hatte.  Dieses Institut besaß eine ausgezeichnete Bibliothek, die Beste, die ich  bis dahin gesehen hatte. Sie wurde von Hans Straßl (1907 - 1996) nach 1960 mühevoll neu zusammengestellt und von Waltraut Seitter (1930 - 2007) erweitert. Es gab nicht nur astronomische Bücher, sondern es waren auch viele Nachbargebiete vertreten - besonders aber auch sehr alte historische Bücher. Man konnte hier zu wahren Zeitreisen in längst vergangene Jahrhunderte aufbrechen - man erfuhr von Begebenheiten und Problemen, die  so in keiner Vorlesung je zu hören gewesen wären. Besonders der Briefwechsel im 19. Jahrhundert war für mich eine Fundgrube ungeahnter Schätze.

 

Unter diesen älteren Büchern fiel mir irgendwann ein ganz besonderes in die Hände: Die Meteorologische Optik von J. M. Pernter, ein schweres Handbuch aus dem Jahre 1910 mit zahlreichen historischen Berichten und Zeichnungen sowie eigenartigen optischen Phänomenen, die es zu deuten galt. Besonders fesselte mich das Kapitel über den Regenbogen und seine theoretische Deutung über die letzten 2500 Jahre - von Aristoteles über Kepler, Descartes, Newton und Airy. Faszinierend war aber auch die Tatsache, dass man mit der Wellentheorie und einer Farbentheorie des Lichtes die gesamte Farberscheinung des Himmelsbogens genähert berechnen konnte.

 

Das Interesse für die Theorie des Regenbogens, der Glorie und der Halos begann in diesem Buch und hält bis heute an. Für einen Naturliebhaber, der schon mit eigenen Augen viele dieser Phänomene geschaut hat, wohl eine Selbstverständlichkeit. Man findet hier auch eine ideale Symbiose zwischen Mythos, Mathematik und Spiritualität, wie man sie sonst nur selten findet.

Die Metrik der Farbe

Das standardisierte CIE-Farbspektrum von 1931 im XYZ - Farbraum, hier umgerechnet in den  RGB - Farbraum. Der untere Teil der Graphik zeigt die RGB - Farbwertfunktionen (RGB - Koordinaten von 0 bis 1) als Funktion der Wellenlänge  in Nanometern, nichtlinear korrigiert durch den Gammawert 2.2 für Standardmonitore . Der obere Teil zeigt das resultierende Mischfarbenspektrum, wie es ein "mittleres menschliches Auge" empfindet. Es entspricht dem Farbspektrum, in welches ein Glasprisma das  Sonnenlicht durch reine Brechung  zerlegt.  J.M. Pernter hat um 1900 noch die Farbtheorie von J.C. Maxwell und H. Helmholtz benutzt. Doch auch die obige modernere Theorie ist nur eine Annäherung an die mehr subjektiven Farbwahrnehmungen.

Die Farben des Hauptbogens

Die Farberscheinung in Abhängigkeit vom Tropfenhalbmesser und vom Streuwinkel

Die Farberscheinung des Hauptbogens mit seinen weiter innen liegenden "Interferenzbögen" bei punktförmiger Sonne und ohne Hintergrundstreulicht für Tropfenradien von 400, 200, 100, 50 und 10 Mikrometern. Der Streuwinkel wird von der Sonne gezählt.
Zur Theorie des Regenbogens, der Glorie und Halos
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John Everett Millais (1829 - 1896) : The blind girl

Der Regenbogen

Grau und trüb und immer trüber
Kommt das Wetter angezogen,
Blitz und Donner sind vorüber,
Euch erquickt ein Regenbogen.


Frohe Zeichen zu  gewahren
Wird der Erdkreis nimmer müde;
Schon seit vielen tausend Jahren
Spricht der Himmelsbogen: Friede!

 

 

Aus des Regens düstrer Trübe
Glänzt das Bild, das immer neue;
In den Tränen zarter Liebe
Spiegelt sich der Engel -- Treue


Wilde Stürme, Kriegeswogen
Rasten über Hain und Dach;
Ewig doch und allgemach
Stellt sich her der bunte Bogen.

 

Johann Wolfgang von Goethe


Aktuelles

kritisch betrachtet

Was der Autor A. Unzicker bei Telepolis in seinem Artikel "Die Dunkle Energie ist tot - es lebe Einstein" vom 25. Oktober 2016 schreibt, kann man nur als peinlich bezeichnen. Der von Unzicker zitierte Text negiert keineswegs die beschleunigte Expansion. Schon ein expandierender  Newtonscher  N-Teilchenring erfährt kurzfristig eine beschleunigte Expansion, wenn eine symmetrische Paarbildung einsetzt. "Dunkle Energie" ist hier nichts anderes als Gravitationsenergie. Von der Shapiro - Laufzeitverzögerung von Lichtsignalen hat der Autor wohl noch nichts gehört.  Seine Bezugnahme auf einen Artikel  Einstein's von 1911 zeugt von Halbwissen und Halbwahrheiten. Der "krawallartige" Artikel von A. Unzicker dient nicht der kritischen  Aufklärung an einigen Aspekten der heutigen Kosmologie, sondern  verwirrt den Laien vollständig und macht den Autor selber immer unglaubwürdiger.   

Hinweise auf eine angebliche Phase der "Inflation" im frühen Universum zerfallen zu Staub: Im März 2014 veranstaltete ein Team um den Harvard Astronomen J. Kovac (BICEP2) für eine völlig übereilte propagandistische Pressekonferenz (schon einen Tag vorher als  Sensation angekündigt!): Man hat in der Hintergrundstrahlung des Universums Signaturen einer Polarisation entdeckt, die angeblich eindeutig auf Gravitations-wellen in einer Inflationsphase des frühen Universums schließen lassen. Der eigentliche Skandal ist, daß man die Daten fast ausschließlich durch MIE-Streuung von Mikrowellen an inter-stellaren Staubteilchen erklären kann und muss -  und genau daran hatte das "Team" bei der Auswertung nur sehr unzulänglich gedacht! Ein aggessiver Versuch, die Öffentlichkeit durch Sensation zu täuschen und eine nicht überprüfbare (nicht falsi-fisierbare) Theorie (Inflations - Hypothese) salonfähig zu machen. Der Citation-Index dieser Veröffentlichung ist inzwischen wesentlich höher als ihr Widerruf. Die Raffgier nach Forschungs-geldern und Nobelpreisen treibt auch in der Wissenschafts - Industrie  immer bizarrere Blüten...

Nachweis angeblich überall im Universum vorhandener DUNKLER MATERIE gescheitert! Das bis jetzt empfind-lichste Experiment LUX in Sanford/South Dakota USA konnte in einer ersten Phase Ende Oktober 2013 keine WIMPs - Teilchen feststellen, die angeblich einen großen Teil der angeblich existierenden Dunklen Materie ausmachen sollen. Alle früheren angeblichen Nachweise sind somit fehlerhaft gewesen. Ein sehr wichtiges, schönes und befriedigendes Resultat "Die Sekte der Gläubigen an die "Dunkle Materie", die sich selber als alternativlos ansieht,  bleibt so weiter in der Krise.  Hauptsache ist, der Rubel rollt und irgendwelche unkritischen Journalisten predigen fest die Dogmen den Gläubigen. Ob  so weiterhin der von Teilchenphysikern  geschürte "Big Science" Teilchen-Lobbyismus  mit der platten Devise - Wir verstehen nichts, können aber alles erklären - das vorherrschende Dogma bleiben wird, wissen nur die Sterne...