06.09.2017 Regenbogen mit Tropfenglitzern

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Alexander Haußmann
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06.09.2017 Regenbogen mit Tropfenglitzern

Beitrag von Alexander Haußmann » 14. Sep 2017, 20:42

Hallo zusammen,

am Nachmittag des 06.09. habe ich eine nicht ganz alltägliche Beobachtung machen können. Zunächst einmal gab es einen recht kräftigen Regenschauer, der nach Osten zog, und noch während der Regen am Beobachtungsort fiel, kam die Sonne raus. Leider hatte ich mir keine Technik überlegt, wie ich die Frontlinse des Fischauges vor Regentropfen schützen kann, und so ist mir die Gelegenheit für ein Foto des Tertiären entgangen (von der Ablenkung durch die schaulustigen Kollegen mal ganz zu schweigen).

Bis ich das Objektiv wieder trocken hatte, hatte der Regen bei mir fast ganz aufgehört. Interessanterweise waren am Rand des Schauers vor allem große Tropfen vorhanden, die zusätzlich zu Haupt- und Nebenbogen eine Art unabhängiges weißes Glitzern erzeugten. Je nach Belichtungszeit, Entfernung und Fallgeschwindigkeit der Tropfen werden sie auf den Fotos als helle Punkte oder Strichspuren sichtbar. Hier zwei verschiedene Belichtungszeiten (17.13 MEZ, f = 17 mm, f/5, ISO 80, Pentax 10-17 mm Fisheye an Pentax K-5):

1/1000 s:
IMGP0097_kl.jpg

1/250 s:
IMGP0098_kl.jpg

Die längere Belichtung hat den Vorteil, dass man in den Strichspuren auch farbige Strukturen ausmachen kann. Eigentlich sollten diese sich genau mit den kontinuierlichen Regenbögen durch entferntere Tropfen überlappen, wie ich das auch schon bei anderen Gelegenheiten beobachtet habe. Die Tropfen waren hier aber so groß, das es ziemlich starke Abweichungen gab. Zunächst das Originalbild von 17:13 MESZ (f = 10 mm, f/5, ISO 80, 1/200 s):
IMGP0096_kl.jpg

Und hier ein Ausschnitt in Originalauflösung:
IMGP0096_kl_A.jpg

Bei der Spur 1 sieht man eine Grünfärbung deutlich abseits des Hauptbogens. Vermutlich ist die Spur nach unten wegen des Endes der Belichtung abgeschnitten, und es wären potentiell noch mehr Farben aufgetaucht. Spur 2 zeigt ein komplettes Spektrum dicht am Hauptbogen, aber farblich invertiert, d.h. mit Rot in Richtung Sonnengegenpunkt. Bei Spur 3 scheint ein grüner Abschnitt auf beiden Seiten rot umrandet zu sein. Die helle Spur 4 sieht eigentlich regenbogentypisch aus, erschient aber (wie auch Spur 3) weit innerhalb des Hauptbogens, d.h. ca. 10° abseits der erwarteten Position.

Vermutlich ist nicht nur der Abplattung für diese untypischen Regenbogenfragmente verantwortlich, sondern auch Oszillationen der Tropfen. Die Grundschwingungen eines Tropfens mit 1 mm Radius haben der Theorie nach Periodendauern um 10 ms, was in der Größenordnung der Belichtungszeit liegt. Man kann auch grob die Entfernung der Tropfen abschätzen: Nimmt man eine Fallgeschwindigkeit von 8 m/s an, so fällt ein Tropfen in 5 ms (= 1/200 s) um 4 cm, für eine Spurlänge von 5° auf dem Foto muss er sich dann ca. 45 cm vor der Kamera befunden haben. Wahrscheinlich stimmen die 5 ms wegen des Rolling-Shutter-Effekts durch den Schlitzverschluss in der Kamera auch nicht wirklich genau.

Übrigens wurde die Sonne durch nachziehende Wolken schnell wieder abgeschattet, so dass auch die Regenbögen im Laufe weniger Minuten verschwanden. Hier noch ein späteres Bild von 17:18 MESZ (f = 17 mm, f/8, ISO 80, 1/200 s):
IMGP0110_kl.jpg

Wer weiß, vielleicht hätte es mit längerem Sonnenschein auch noch für einen Gespaltenen Regenbogen gereicht?

Viele Grüße,
Alex

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Re: 06.09.2017 Regenbogen mit Tropfenglitzern

Beitrag von Elmar Schmidt » 15. Sep 2017, 02:02

Hallo Alex,

in der Tat interessant und potentiell als Sensor für nahe Tropfen geeignet. Wie erklärst Du die Umkehrung des Spektrums bei Tropfen 2, etwa 5. Ordnung?

Gruß aus Chongqing/China (32 Grad Celsius, Breite von Kairo)

Elmar

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Re: 06.09.2017 Regenbogen mit Tropfenglitzern

Beitrag von Alexander Haußmann » 15. Sep 2017, 11:05

Hallo Elmar,

ich denke das ist ein dynamischer Effekt von der Veränderung der Tropfenform durch Oszillation während des Fallens, ansonsten aber ein "normaler" Hauptbogen. Ähnliches wird hier beschrieben:

https://arxiv.org/pdf/0902.1943.pdf

Viele Grüße,
Alex

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Re: 06.09.2017 Regenbogen mit Tropfenglitzern

Beitrag von Elmar Schmidt » 15. Sep 2017, 17:22

Okay,

kriege den Artikel hier nicht geladen (meine Internetanfrage tunnelt durch die Great Firewall zu einem Server in Hongkong, was an der Bandbreite frißt), aber klar, ein mal oblater, runder oder gar prolater Tropfen streut dann nur die jeweils zum Winkel passenden Farben aus einer Vielfachheit von normalen und Spaltbögen zurück.

Gruß, Elmar


PS: nor, jäzdt ging öhr (der Download, über Singapur). Okay, Thomas Timusk, wohlbekannt. Muß ich mir mal in Ruhe anschauen. Erstaunlich, daß offenbar tropfenindividuelle Regenbogenwinkel zwischen 30 und 60 Grad vorkommen können. Die werden sich in Kollektiven oszillierender Tropfen aber auswaschen, da die Oszillationen natürlich asynchron sind.

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Re: 06.09.2017 Regenbogen mit Tropfenglitzern

Beitrag von Michael Großmann » 17. Sep 2017, 16:55

Hallo Alex,

schöne Beobachtung und ich erinnere mich daran, dass wir vor Jahren so etwas ähnliches, wenn nicht sogar das gleiches Phänomen schonmal als Thema hatten (weiß leider nicht mehr von wem es war, die Suche hier ergab leider nix).

Danke auch für den Link zur pdf.

Gruß, Micha

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Re: 06.09.2017 Regenbogen mit Tropfenglitzern

Beitrag von Alexander Haußmann » 19. Sep 2017, 21:27

Hallo Micha,

ich konnt mich auch irgendwie an eine ältere Beobachtung von Dir erinnern, bin dann aber auf die Tropfen im (natürlichen) Blitzlicht gestoßen und dachte dass ich mir das irgendwie falsch gemerkt hab - man müsste nochmal danach suchen. Ich hab auch noch ein paar mehr Bilder von anderen Gelegenheiten, der Effekt war aber nie so ausgeprägt und die Striche passten gut zum normalen Regenbogen.

Viele Grüße,
Alex

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