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Goethes Betrachtungen zum Regenbogen
Dieses merkwürdige Phänomen war der Chromatik schädlich.
Bei seiner auffallenden Merkwürdigkeit zog es die Aufmerksamkeit aller und jeder und natürlicherweise auch der Forscher auf sich.
Man suchte ihm so geschwind als möglich etwas abzugewinnen, und man bedachte nicht, daß man es erst entwickeln müsse.
Ferner, da man gewahr wurde, daß es ein Refraktionsfall sei, so zog sich die Aufmerksamkeit zu sehr gegen die Refraktionsfälle und gegen ihre eminenten Erscheinungen, die prismatischen.
Man hielt eine uralte und konstante Naturerscheinung für eine Urerscheinung, und ihre höchste Komplikation wurde man erst nach und nach gewahr.
In den ältesten Zeiten hielt man die Iris für einen Widerschein des Sonnenlichtes von einer dunklen Wolke.
Was ferner von den Alten darüber gewähnt und ausgesprochen worden, übergehen wir.
Seneca kommt auf den glücklichen Gedanken, daß es eine unendliche Wiederholung des Sonnenbildes sei.
Dabei hat es aber auch lange Zeit sein Bewenden. Antonius de Dominis bemerkt zuerst genau, was in jedem einzelnen Tropfen vor sich geht.
Wir haben seine Darstellung im historischen Teil S. 475 übersetzt und der Figur, worauf sich seine Buchstaben beziehen, die 15. Tafel gegönnt.
Descartes entwickelt noch genauer als jener die Reflexion, die mit der Refraktion verbunden ist, und erklärt dadurch den zweiten Regenbogen; allein er reduziert die vielen Linien des de Dominis, die sich auf das Sonnenbild beziehen, auf eine einzelne, die einen Sonnenstrahl vorstellen soll.
Durch diese Symbolisierung wird die Sache geschwinder gefaßt, aber nicht ergründet, vielmehr wird die Erscheinung dadurch gewissermaßen vernichtet.
Da es nun einmal ein Strahl war, so hatte Newton gewonnen Spiel, seine sieben Strahlen an dieselbe Stelle zu setzen und auch die Erscheinung des Regenbogens seiner Theorie anzueignen.
Es ist so unendlich viel über den Regenbogen geschrieben, daß uns nur der geringste Teil zu Gesicht gekommen. Wir wissen also nicht, ob dasjenige, was wir hier ausführen wollen, schon etwa irgendwo gesehen und gesagt ist. Unter den gewöhnlichen Überlieferungen haben wir es nicht gefunden.
Schon Antonius de Dominis bemerkt, daß dasjenige, was im Tropfen oder der Kugel vorgeht, nicht durch eine einzige unteilbare Linie, sondern durch mehrere nach allen Seiten hin mit einiger Breite darzustellen sei, welche zum Teil aus der großen Breite des leuchtenden Körpers entspringen.
Wir fassen uns kürzer und sagen, daß das Phänomen sich vom Sonnenbilde herschreibe.
Descartes, welcher bei prismatischen Versuchen wohl bemerkte, daß eine Begrenzung nötig sei, damit die Farbenerscheinung sich zeige, konnte die Begrenzung beim Tropfen nicht finden, die schon andere in der dahinterstehenden dunklen Wolke gesucht hatten. Wir finden sie aber ganz deutlich in der Begrenzung des gebrochnen Sonnenbildes selbst, und wie es sich damit, sowie mit andern dazutretenden Umständen verhalte, wollen wir nunmehr auseinandersetzen, wobei wir zugleich zum voraus erklären müssen, daß mit Linearzeichnungen in dieser Sache gar nichts getan ist, und jedermann überhaupt den Versuch selbst machen muß, zu dessen Erleichterung und Bewährung wir folgendes ausführen.
Massive Glaskugeln taugen zu diesem Experimente nicht; ebenso wenig hohle kleine mit Wasser gefüllte. Wer sich vollkommen unterrichten will, bediene sich dazu der Kugel eines chemischen Kolbens vom weißesten und reinsten Glase, je grösser je besser.
Diese, mit Wasser gefüllt, werde auf einem Gestell in die Sonne gesetzt.
Zu deutlicherer Einsicht dessen, was man sieht, sagen wir folgendes.
Jedermann weiß, daß wenn man mit einer konvex-konvexen Linse das Sonnenbild auffaßt und solches hinter der Linse mit einem weißen Papier auffängt, daß alsdann dieses gebrochne und gegen den Fokus sich immer zusammenziehende Sonnenbild mit einem gelben und gelbroten Rande eingefaßt ist.
Nun ist aber die Kugel eine im höchsten Sinne konvex-konvexe Linse, deren vordere, nach der Sonne gekehrte Seite das aufgefaßte Bild durchläßt, und wenn es in der Masse gebrochen worden, auf der innern hintern, konkaven Seite abbildet, da es denn sodann erst durchgeht und im Brennpunkte sich vereinigt. Dieses von der inneren hinteren Seite gleichsam aus einem Hohlspiegel zurückgeworfne verengte Sonnenbild mit seinem gelben Rande ist eigentlich das Fundament der Regenbogenerscheinung.
Wir haben in unserer ersten Figur* das Phänomen vorgestellt, wie es sich ausnehmen würde, wenn das Auge des Beschauers an der Stelle der Sonne stünde. Aber auf diesem Punkte würde sich, wie man wohl sieht, keine bedeutende und keine mannigfaltige Farbenerscheinung bilden.
Wir müssen daher diesen Zirkel zu konzentrieren suchen, um ihm eine lebhaftere Farbe abzugewinnen. Dies geht objektiv nicht an: denn das einfallende Sonnenbild wird sich ewig nach Beschaffenheit der brechenden Masse in einer gewissen Größe, es wird sich ewig als ein Zirkel an der Hohlseite der Kugel präsentieren. Wir verändern daher unsere Stellung, treten, bei übrigens unveränderten Umständen, nach der Seite der Kugel, ovalisieren den abgebildeten Kreis und ziehn ihn ins Enge zusammen, so daß er immer kleiner wird und endlich, indem seine gänzliche Peripherie sich dem Punkte nähert, indem der gelbe und gelbrote Rand sich in sich selbst berühren, sich übereinanderschieben, verstärken und zuletzt ein lebhaftes gelbes und gelbrotes Farbenpünktchen vor dem völligen Verschwinden der Erscheinung ins Auge leuchtet.
Dieses ist das erste, womit wir uns bekannt zu machen haben, aber wir sind damit noch nicht fertig. Wir haben noch abzuleiten, woher es denn komme, daß dem lebhaften gelb und gelbroten Verschwinden noch andere, zwar schwächere, aber doch gleichfalls deutliche Farbenerscheinungen vorangehen.
Diese nun werden durch zwei kleine Sonnenbilder verursacht, welche auf dem gedachten gelben und gelbroten Kreise wie zwei Nebensonnen aufstehen, und je nachdem das Auge seine Stellung verändert, die ihrige gleichfalls verändern, wobei sie sich doch jederzeit auf dem Diameter des gedachten Kreises hin und her wiegen.
Woher diese beiden Sonnenbilder ihren Ursprung nehmen, ist unsre Pflicht nicht auszulegen; genug, sie begleiten konstant die Erscheinung, und die Ableitung derselben sei, wenn es nicht irgendwo schon getan ist, den Meßkünstlern empfohlen. Wir haben dabei folgendes zu bemerken.
Diese zwei Sonnenbilder werden gleichsam durch Refraktion verrückt und in Bewegung gesetzt; aber ein jedes nicht gegen sein eigenes Zentrum, sondern gegen das Zentrum des Hauptsonnenbildes. Diese gelbe und gelbrote Peripherie, auf der sie stehen, nimmt sie mit und nötigt sie, sich dem Hauptzentro zu nähern.
Hiebei ist nun ein Umstand zu bemerken wichtig. Wir wissen, dass ein rundes, helles Bild, wenn es durch Refraktion in sich selbst verengt wird, mit einem gelben und gelb-roten Rand erscheint, weil die dunkle Grenze dem hellen Bilde folgt.
Nun tritt aber bei dem Diskus des auf der hohlen innern Fläche zusammengezogenen Sonnenbildes der sonderbare Umstand ein, dass er nur halbhell erscheint, weil es ein reflektiertes Licht ist, das durch die Masse der Kugel uns entgegenkommt und also wie eine graue Fläche angesehen werden kann. Denn die Macht des Lichtes geht ja zur Glaskugel hinten hinaus und vereinigt sich bald hinter der Kugel in einem Punkte, um dort kräftig und entschieden zu brennen. Nur ein minderer Teil kehrt hingegen aus der Kugel zu unserm Auge zurück, und wir werden eine gedämpfte Scheibe gewahr, gegen die sich sowohl ihre eigene Peripherie als die Peripherien der mit ihr verbundenen Nebensonnen bewegen.
Diese kleinen Sonnen sind nun wieder helle leuchtende Bilder, die mit ihrem inneren Rande nach dem gedämpften dämmernden grauen Diskus bewegt werden; da denn, weil das Helle dem Dunklen folgt, Violett und Blau entstehen müssen. Daher ist auch die violette Farbe, wenn die beiden Säume der beiden Nebensonnen sich erreichen, die erste Farbe; sodann folgt Blau, und sogleich, weil die Bilder dieser Nebensonnen schon genugsam zusammengedrückt sind, das Grün, indem das Blaue sich mit dem heranstrebenden Gelben verbindet.
Indessen daß dieses geschieht, zieht sich der gelbe Hauptkreis auch immer mehr zusammen und gibt zuletzt, verbunden mit den gelben und gelbroten Halbrändern der Nebensonne, den letzten gelben und gelbroten Blick.
Diese Phänomene haben wir auf unsrer Tafel farbig dargestellt, ohne die Figuren viel mit Buchstaben zu überladen und ohne die Erscheinung des zweiten Regenbogens hinzuzufügen, welchen sich der Naturfreund in obgedachter Kugel wird selbst vor Augen bringen und ableiten können.
Das übrige schließt sich an die Messungen und Berechnungen, die genugsam bekannt sind, ohne weiteres an. Manches, was sonst noch zu bemerken wäre, versparen wir auf eine andre Zeit; doch können wir diesmal noch einige Betrachtungen nicht zurückhalten.
Wir haben hier aber- und abermals behauptet, daß bloß von Bildern die Rede sei, welche durch Refraktion von der Stelle gerückt werden. Um sich hiervon noch mehr zu überzeugen und den Versuch ohne Augenschmerz, ja zu beliebiger Zeit sowohl tags als nachts vorstellen zu können, bedecke man seine [sic] Öffnung im Fensterladen mit einem zarten, durch Mandelöl getränkten Seidenpapier. Dieses mag alsdann durch die Sonne oder auch nur durch das Tageslicht erleuchtet sein – nachts kann man eine Laterne davor hinaushängen -, immer wird dieses Bild leuchtend genug sein, um in der dunklen Kammer den Versuch wiederholen zu können.
Macht man eine Vorrichtung eines ganzen transparenten Papierladens und befestigt auf die Mitte desselben eine dunkle Scheibe, so kann man mit diesem dunklen Bilde ebenso gut wie vorher mit dem hellen operieren; wobei nur der Unterschied ist, daß unter den oben angegebenen Bedingungen die Farben der Zeit nach umgekehrt erscheinen: die violette und blaue zuerst, die gelbe und -gelbrote zuletzt; so daß man sagen kann: wenn die ganze mittägige Hälfte des Himmels ein einziger glänzender und blendender Schein wäre, und es stünde eine schwarze Scheibe an der Stelle der uns jetzt erleuchtenden Sonne und es regnete sodann im Norden, so würden wir einen doppelten Regenbogen, aber mit gerade umgekehrten Farben wie die jetzigen, erblicken. Die Geschichte der Farbenlehre erzählt uns, S. 547 ff., daß Lukas von Lüttich zu einem ähnlichen Aperçu schon zu seiner Zeit gelangt ist.
Das zweite, was wir noch beifügen, weil es uns wenigstens nicht allgemein bekannt zu sein scheint, daß nämlich die beiden Regenbogen, wenn sie in ihrer ganzen Vollkommenheit erscheinen, durch einen dunklen Streif verbunden sind, dessen Ränder sie ausmachen.
Dieses Phänomen wird teilweise öfters sichtbar, aber nur recht auffallend, wenn der Regenguß sehr egal niedergeht und die Sonne zugleich lebhaft scheint. Der Streif ist alsdann merklich dunkler als der über ihm sich befindende graue Raum, ja noch merklicher als der unter ihm sich befindende; wie wir solches auf unserer Tafel vorgestellt haben.
Die Ableitung dieses Phänomens überlassen wir gerne andern, indem sich das, was wir darüber denken, vielleicht nur für unsere Überzeugung hinreichend finden möchte.