Warum ist der Himmel unter dem Regenbogen immer heller als über dem Bogen?

Nach dieser Vorarbeit (Wie entsteht ein Regenbogen?) können wir nun zu euren Fragen kommen.

Schauen wir nochmal alles, was wir bisher gelernt haben, in dem Foto an. Wir sehen, dass der innere Regenbogen innen blau und außen rot ist. Der äußere Regenbogen ist genau umgekehrt. Außerdem sehen wir im Bild recht deutlich, dass der Bereich innerhalb von dem inneren Regenbogen heller erscheint als der Bereich außerhalb. Genauso wird der Himmel außerhalb des äußeren Regenbogens wieder heller. Der dunkle Bereich zwischen den beiden Regenbögen wird auch Alexanders dunkles Band genannt.

In dem hellen Bereich werden alle Farben von den Regentropfen sehr gut in unser Auge zurückreflektiert. Um den dunklen Bereich zu verstehen, müssen wir die Gesetze für Reflexion und Brechung vom Anfang auf einen runden Regentropfen anwenden. Im nächsten Bild wurde konstruiert, wie verschiedene Lichtstrahlen im Regentropfen reflektiert werden. Wir sehen, dass die Brechung beim Eintritt in den Tropfen größer wird, wenn der Strahl höher –und damit flacher– auf den Topfen fällt. Dadurch werden auch die austretenden Strahlen von 1 bis 6 immer steiler. Aber ab einer gewissen Höhe – bei Strahl Nummer 7 – passiert etwas Merkwürdiges: Die austretenden Strahlen werden wieder flacher. Durch diese Konstruktion finden wir, dass es keinen Strahl gibt, der steiler als um 42° reflektiert wird.

Schauen wir uns nun an wohin das Licht von Regentropfen gestreut wird, die sich zwischen den beiden Regenbögen befinden. Wie im folgenden Schemabild gezeigt, führt der maximale Ablenkungswinkel dazu, dass das reflektierte Licht nicht in unserem Auge ankommen kann, sondern über unserem Kopf her scheint.