Hallo Sven,
bezüglich der gnomonischen Projektion: Bei der Atmosphärischen Optik geht es ja letzlich um Licht, dass aus bestimmten Richtungen kommt. Dies entspricht den Punkten einer Kugeloberfläche, also der Himmelskugel, wobei sich der Beobachter in deren Mitte befindet. Die Punkte auf der Kugel lassen sich durch Azimut und Höhe kennzeichnen, ebenso wie Länge und Breite auf der Erdoberfläche. Die gnomonische Projektion bildet einen Teil dieser Kugel auf eine Ebene ab, die man sich als Berührungsebene an die Himmelskugel vorstellen kann. Die Projektion erfolgt dann durch Strahlen aus dem Kugelmittelpunkt. Anschaulich gesgt, man nehme einen Globus aus Glas, setze eine kleine (ideal punktförmige) Glühbirne in den Mittelpunkt und halte ein ebenes Blatt Papier an den Globus, so dass es die Kugel in einem Punkt berührt. Auf dem Papier sieht man dann eine gnomonische Projektion. Beim Fotografieren oder beim klassischen Gnomon (einem senkrechten Schattenstab zum Aufzeichnen der Sonnenbahn) läuft die Ausführung der Projektion zwar anders ab, das Ergebnis ist aber gleich. Um beim Globus zu bleiben: Der Wahl des Berührungspunktes des Papiers entspricht beim Fotografieren die Ausrichtung der Kamera, genauer der optischen Achse, also der Linie senkrecht zum Sensor zentral durchs Objektiv. Beide Male braucht man zwei Zahlen (z.B. Höhe und Azimut) für eine eindeutige Angabe. Denken wir uns den Hauptregenbogen als den fünfzigsten Breitengrad und den Nebenbogen als den vierzigsten, und legen den Berührungspunkt auf 50° (nördliche) Breite und 0° Länge (in den Ärmelkanal...). Wird jetzt das Licht im Globus angeschaltet und man zeichnet die Projektion beider Breitengrade ab, so laufen sie auf dem Papier auseinander, obwohl sie auf dem Globus parallel zueinander sind.
Man kann das nun als Verzerrung sehen oder als Besonderheit dieser Projektion, denn sie hat zwei wichtige Vorteile. Zum einen: Hält man sich das Ergebnis (die Papierzeichung oder eben auch ein Foto) im richtigen Abstand vor ein Auge, kommen im Auge alle Strahlen aus der "richtigen" Richtung an, gerade so, als ob die Kugel noch da wäre. Das heißt also, wir bekommen auf diese Weise eine naturgetreue Abbildung der Welt auf eine ebene Fläche. Wichtig ist der richtige Betrachtungsabstand: Beim Foto ist das Brennweite mal Bildbreite durch Sensorbreite. Für Weitwinkelbilder ist das aber ein unangenehm kleiner Abstand, so dass diese meist aus "zu großer" Entfernung betrachtet werden. Ergebnis: Die auseinanderlaufenden Regenbögen irritieren uns. Der zweite Vorteil: Großkreise auf der Kugel (Längengrade oder der Äquator) werden als gerade Linien wiedergegeben.
Nochmal zum Regenbogen: Wird die Kamera auf den Gegenpunkt gerichtet, kommen tatsächlich zwei parallele Kreise als Bilder der Regenbögen heraus, vorausgesetzt, man hat ein derartig weitwinkliges Objektiv. Beim Glasglobus würde man dann das Papier am Nordpol anlegen und sich wieder die Bilder der Beitengrade von 50° und 40° N anschauen. Aber auch andere Projektionen, z. B. ein Fischaugenobjektiv, würden in diesem Fall zwei parallele Kreise liefern.
Bezüglich der Bildverabeitung mit USM: Man muß da sehr aufpassen, da die Farbinformationen an den Kanten sehr schnell in die Sättigung geraten. D.h. man muss sorgfältig prüfen, ob das Pink wirklich schon im Original da war und nicht als Artefakt entstanden ist, z.B. durch Abtasten der RGB-Daten mit einer Pipettenfunktion. Vom USM-Bild alleine würde ich nicht auf Aufspaltungen oder spektrale Lücken in der Sensorempfindlichkeit schließen wollen. Solche Lücken wären ziemlich ungewöhnlich, da der Empfindlichkeitsverlauf von Rot zu Infrarot typischerweise stetig ist (siehe hierzu z.B.
http://opus.bibl.fh-koeln.de/volltexte/ ... istian.pdf, S. 81 für die Canon EOs 450D ohne IR-Sperre). Solange der IR-Filter drin ist (was ja der übliche Fall ist), wird eigentlich kein Infrarot registriert. An meiner Pentax mit IR-Sperre kann ich gerade noch so um 720 nm Bilder machen (der Wood-Effekt ist da schon zu sehen).
Viele Grüße,
Alex