Spiegelbogen im Großen Garten, Dresden

[Alexander Haußmann]

Als letzten Sonnabend das Regengebiet, welches hier den ganzen Nachmittag Niederschlag gebracht hatte, wegzog, fuhr ich so gegen 19.00 MESZ durch den Großen Garten. Eben erst war die Sonne hervorgekommen, aber für einen "natürlichen" Regenbogen waren wohl in der Nähe nicht mehr genug Trofen vorhanden. Allerdings gab es, wie zu erwarten, einen im Fontänenstrahl mitten im Palaisteich zu sehen. Zusätzlich dazu war auch dessen Spiegelbild im Teich zu sehen. Da ich in Eile war, wollte ich mir die Sache später nochmal genauer ansehen.
Dazu kam es nun gestern abend, wiederum so gegen 19.00. Ich wollte mal schauen, ob eventuell ein Regenbogen durch gespiegeltes Sonnenlicht sozusagen als Vervollständigung zum Regenbogenspiegelbild zu beobachten wäre. Beim genauen Hinsehen war tatsächlich so etwas zu erkennen. Mit einem Polarisationsfilter ließ sich dann der Kontrast bezüglich des Hintergrundes noch etwas erhöhen. Auffällig war, das dieser Spiegelbogen zeitweise deutlicher, dann auch wieder schwächer wurde. Sicher hat die Tropfenverteilung durch Wind eine Rolle gespielt, andererseits wohl auch die Wellenbewegung auf der Wasseroberfläche (das Wasser der Fontäne fällt ja irgendwann in den Teich). Ich habe auch ein paar Bilder gemacht, aber ob dabei was rausgekommen ist, weiß ich erst wenn der Film voll ist. Auf alle Fälle war es mal ganz interessant, da ich vorher noch nie einen Spiegelbogen gesehen hatte. Und dieses Beispiel zeigt, daß die Bedingungen, um mal einen (künstlichen) Spiegelbogen zu sehen, praktisch immer erfüllt sind, sofern man eine solche Teichanlage in der Nähe hat.

Beste Grüße,
Alex

[Alexander Haußmann]

Hier nun das dazugehörige Bild (hoffentlich funktionierts):



Und als Ergänzung noch eine schwache (Kiefern?)Pollenkorona vom letzten Freitag (12.05.) über dem "Lausitzring":

[Michael Ellestad]

Alexander,

Thats unusual seeing reflected light rainbow in a fountain. I can see why it would do it because that because the water is smooth like a mirror reflecting light into the fountain spray.



Reagards,

Michael

[Anita Raute]

Hallo Alexander

Dein Springbrunnenspiegelbogen überrascht mich. Ich habe schon öfters Springbrunnenregenbögen gesehen und fotografiert, jedoch nie einen gespiegelten. Das widerlegt Deine Theorie, dass der künstliche Spiegelbogen fast immer zu sehen ist. Einerseits hast Du Recht, das Wasser darf nicht zu sehr bewegt sein, andererseits muss meiner Meinung nach auch der Sonnenstand stimmen. Der Bogen ist je nach Sonnenstand steil oder flach. Er kann sich oberhalb der Wasserfläche befinden oder sich auch über die Wasseroberfläche erstrecken. Bei starkem Wind bildet der Bogen fast einen Halbkreis, ohne Wind beschränkt sich der Bogen nur auf die Wassertropfen in der Fontaine.
Einige Beispielsbilder zeigen das.
Ich werde demnächst mal gezielt nach dem künstlichen Spiegelbogen Ausschau halten.
Glückwunsch zu Deinem tollen Bild!

viele Grüße
Anita

bei starkem Wind


mit Wind


ohne Wind

[Alexander Haußmann]

Hallo Anita und alle anderen Regenbogenbeobachter,

es stimmt schon, bei meinen bisherigen Springbrunnenregenbögen habe ich auch noch nie einen Spiegelbogen dabeigehabt. Da aber am 3. Mai keine besonderen Wetterbedingungen vorlagen (einfach nur ein ruhiger Abend), glaube ich schon, daß man öfters sowas beobachten kann, zumindest eben bei dieser speziellen Teichgeometrie. Ich habe neulich mal etwas über das Phänomen nachgedacht und in die Literatur geschaut, und bin zu folgenden Ergebnissen gekommen:

1. Sonnenstand

Die Intensität des an der Wasseroberfläche reflektierten Lichts nimmt mit wachsender Sonnenhöhe schnell ab, von daher sind also niedrige Sonnenstände begünstigt. Am 3.5.2006 um 19.25 MESZ betrug die Sonnenhöhe in Dresden ca. 8,8° (ensprechend einer Reflexionsintensität von 0,5 für s- und 0,3 für p-Polarisation). Bei Gelegenheit werde ich mal beobachten, wie sich das Phänomen bei anderen Sonnenständen darstellt.

2. Ebene Wasserfläche

Für eine definierte Reflexion des Sonnenlichts sind meiner Meinung nach auch schon kleine "Kräuselwellen" hinderlich. Diese entstehen entweder durch Wind oder durch das herabfallende Fontänenwasser, bei letzterem wirken sie sich aber nicht auf die gesamte Wasserfläche aus.

3. Position der Spiegelung auf der Wasserfläche

Es war mir zunächst nicht intuitiv klar, an welcher Stelle auf dem Wasser das Sonnenlicht für ein bestimmtes Segment des Spiegelbogens reflektiert wird. Mit etwas Mathematik kann man das berechnen, allerdings ist das für den "Hausgebrauch" zu kompliziert; am besten hilft man sich in der konkreten Situation mit ein paar Faustregeln weiter. Zunächst vereinfacht man sich die Tropfenverteilung der Fontäne zu einer Ebene senkrecht zur Wasseroberfläche (dies entspricht also dem Fall "Bogen oberhalb der Wasserfläche", im Gegensatz zu Tropfen auf der Oberfläche). Dann bilden alle Spiegelpunkte auf dem Wasser eine recht langgestreckte Ellipse. Der Reflexionspunkt für den Spiegelbogenscheitel liegt je nach Sonnenstand recht weit "hinter" dem Beobachter, also in Richtung Sonne (im Greenler ist ein recht anschauliches Bild dazu). Allerdings hatte ich in dieser Richtung kein Wasser, was bedeutet, daß der Spiegelbogenscheitel nicht sichtbar ist. Ein weiterer markanter Punkt ist die Kreuzung mit dem gewöhnlichen Regenbogen. Diese liegt bezüglich der Wasserfläche auf der gleichen Höhe wie das Auge des Beobachters - und der zugehörige Reflexionspunkt liegt auf der Wasserfläche vom Fußpunkt der Kreuzung in Richtung zur Sonne in einer Entfernung von cotangens(Sonnenhöhe)*Augenhöhe. Nehme ich mal eine Augenhöhe von 2m an (die Straße um den Teich liegt etwas höher als der Wasserspiegel), komme ich auf eine Fußpunktentfernung von ca. 13m und bin damit weit genug von der gestörten Wasserfläche um die Fontäne herum entfernt. Der Teil des Spiegelbogens unterhalb der Kreuzung allerdings würde eine Reflexion näher an der Fontäne erfordern und ist deshalb nicht zu sehen.
Die Reflexionspositionen auf der Wasserfläche müssen nun natürlich im direkten Sonnenlicht liegen, was in einer Parkanlage mit Gebäuden, Bäumen u.s.w. bei sinkendem Sonnenstand immer schwieriger wird. Zur Veranschaulichung der Geometrie habe ich ein Bild von "Google Maps" etwas modifiziert: Die roten Pfeile kennzeichnen die Richtung des einfallenden Sonnenlichtes, die blauen Punkte geben (grob geschätzt) die Reflexionspunkte auf dem Wasser wieder. Hieraus wird klar, daß die Obergrenze des Spiegelbogens durch das nordwestliche Teichufer bestimmt wird.



4. Vorhandensein von Wassertropfen im reflektierten Sonnenlicht an der Spiegelbogenposition

Der Spiegelbogenscheitel bleibt auch deswegen unsichtbar, weil die Tropfen der Fontäne nicht die hierfür nötige Höhe über der Wasserfläche erreichen (bereits der Scheitel des normalen Regenbogens war in der vorliegenden Entfernung nicht mehr zu sehen). Für die seitliche Verteilung der Tropfen ist etwas Wind durchaus förderlich, wie auf den obigen Bildern zu sehen.

Fazit: Sowohl für "künstliche" wie auch für natürliche Spiegelbögen ist das Zusammenspiel von Sonnenstand, Spiegelflächenqualität und -geometrie sowie räumlicher Tropfenverteilung entscheidend. Die geometrischen Verhältnisse lassen sich dabei im Groben abschätzen.
Ein darüber hinaus interessantes Gedankenexperiment wäre die Spiegelung an einer vertikalen Ebene (z.B. verglaste Häuserfronten usw.), wobei allerdings die Tropfen in unmittelbarer Nähe unterhalb dieser Fläche vorhanden sein müssen (die Sonnenhöhe bleibt ja bei einer solchen Spiegelung erhalten). Bei einer Fontäne wäre eine solche Situation möglicherweise denkbar - und die Kreuzung zwischen Spiegelbogen und normalem Bogen läge dann in der Vertikalen.

Beste Grüße,
Alex