Wie die Gezeiten entstehen

Jeder von euch hat vermutlich schon einmal das Phänomen der Gezeiten erlebt, nämlich Ebbe und Flut. Und ihr wisst sicherlich auch, dass das Zurückziehen und spätere Zurückkehren des Wassers vom Mond ausgeht. Warum die Gezeiten aber nicht einfach mit der Gravitation des Mondes erklärbar sind und warum sie sogar die Zeit verlangsamen, erkläre ich euch heute. Eins kann ich euch jetzt schonmal verraten: Moses hat damit nichts zu tun, wie Ebbe und Flut zustande kommt. Aber dazu kommen wir später, jetzt erst einmal ein paar Hintergrundinfos.

Wie Ebbe und Flut entstehen

Ebbe ist der Übergang zwischen Tidehochwasser und Tideniedrigwasser. In dieser Zeit zieht sich das Wasser zurück und der blanke Meeresboden kommt zum Vorschein, auch „Watt“ genannt. Das Wiederkehren des Wassers nennt sich Flut, und ist der Übergang zwischen Tideniedrigwasser und Tidehochwasser. Um jetzt zu verstehen, wie dieses Phänomen eintritt, zoomen wir ein großes Stück heraus und schauen uns das Gravitationssystem Erde-Mond an. Der Mond kreist ja bekanntlich um die Erde, das tut er zum einen, weil große Massen sich gegenseitig anziehen, das ist die sogenannte Gravitation oder Schwerkraft. Die Kraft alleine würde aber Erde und Mond einfach aufeinander zubewegen lassen und die beiden Himmelskörper gegenseitig zerstören. Da der Mond die Erde aber umkreist, entstehen glücklicherweise Zentrifugal oder Fliehkräfte, die sind genau so groß wie die Schwerkraft und entgegengerichtet, und bilden somit ein stabiles System. Der Mond umkreist die Erde also auf einer stabilen Bahn.

Die Erde dreht sich auch um den Mond

Was viele nicht wissen, ist, dass nicht nur der Mond die Erde umkreist, sondern die Erde auch den Mond! Besser würde man sagen, dass beide Himmelskörper sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt drehen. Allgemein nennt man so einen gemeinsamen Schwerpunkt Baryzentrum. Und dieses Baryzentrum befindet sich in unserem System nicht irgendwo zwischen den beiden Massen, sondern sogar noch auf der Erde. Warum? Weil die Erde 81 Mal schwerer als der Mond ist, und deshalb der Schwerpunkt viel näher an ihr liegt, als am Mond. Um genau zu sein, befindet er sich circa 1700 Kilometer unter der Erdoberfläche, die gerade dem Mond zugewandt ist. Die Bewegung der Erde um den Schwerpunkt lässt jetzt Fliehkräfte entstehen, die aber überall auf der Erde der Mondschwerkraft entgegengerichtet und gleich groß sind. Nicht etwa wie man denken könnte, dass auf Punkte die weiter vom Drehzentrum entfernt sind, mehr Fliehkräfte wirken. Alle Punkte auf der Erde umlaufen nämlich eine gleich große Kreisbahn, und deshalb sind auch die Fliehkräfte gleich groß.

Der Mond bewirkt die Gezeiten

Jetzt kommen wir aber zur eigentlichen Frage zurück, nämlich wie die Gezeiten entstehen. Zum einen entsteht auf der dem Mond zugewandten Seite ein Flutberg, da der Mond eine Anziehung auf die Erde und somit auf auch auf das Wasser ausübt. Aufgrund der Fliehkräfte wird ein Großteil der Gravitationskraft zwar kompensiert, aber nicht alles. Deshalb resultiert eine kleine Kraft von der Erde weg, die dort das Wasser nach außen zieht. Mit diesem einen Flutberg würde einmal am Tag Ebbe und einmal am Tag Flut herrschen. In Wirklichkeit gibt es aber doppelt so oft Ebbe und Flut, nämlich je zwei Mal. Das liegt daran, dass sich auch auf der dem Mond abgewandten Seite ein Flutberg bildet. Doch wie kann man den jetzt erklären? Auf genau die gleiche Weise, wie den vorherigen Flutberg. Fliehkräfte zeigen wieder mit der gleichen Stärke vom Mond weg, die Anziehungskraft des Mondes zeigt aber entgegen. Da die dem Mond abgewandte Seite aber weiter von ihm entfernt ist, wirken hier weniger Anziehungskräfte. Resultierend ist wieder eine kleine Kraft, die nach außen zeigt, und die identisch mit der Kraft des ersten Flutberges ist.

Auch die Sonne mischt mit

Und wie so oft, hat noch etwas anderes Einfluss auf dieses Phänomen, nämlich die Sonne. Diese wirkt auf Ebbe und Flut genauso wie der Mond, allerdings nur mit der halben Kraft. Die Einflüsse des Mondes und der Sonne, und um genau zu sein auch alle anderen Himmelskörper, bäumen das Wasser um circa 30 Zentimeter auf. Das klingt wenig, hat aber aufgrund von Flutwellen enorme Auswirkungen auf den Wasserspiegel der Küsten. Der sogenannte Tidenhub ist an der Nordsee etwa zwei Meter groß und an der Ostsee aufgrund des abgegrenzten Meeres nur 30 Zentimeter. Der höchste Tidenhub, der auf der Erde beobachtbar ist, befindet sich an der kanadischen Küste im Bay of Fundy. Dort schwankt der Wasserspiegel um bis zu unglaubliche 21 Meter! Allgemein kann man aber sagen, dass der Tidenhub stark schwankt. Bei Vollmond zum Beispiel wenn sich Sonne Erde und Mond auf einer Linie befinden, addieren sich die Gezeiteneffekte von Mond und Sonne und ein besonders hoher Tidenhub ist zu beobachten, der Fachbegriff dafür ist Springtide. Das Gegenteil davon ist die Nipptide. Dabei ist der Tidenhub besonders klein, weil die Effekte von Mond und Sonne gegeneinander arbeiten. Zu beobachten ist die Nipptide bei Halbmond.

Da die Erde sich jetzt auch noch um sich selbst alle 24 Stunden dreht, bewegen wir uns sozusagen zwei Mal am Tag in den Flutberg hinein und zwei Mal hinaus. Und jeden Tag verschiebt sich dieser Rhythmus um circa 45 Minuten. Warum? Nun würde sich die Erde nur um sich selbst drehen, wäre der Rhythmus konstant, da der Mond sich aber um die Erde bewegt, verschieben sich auch die Gezeiten mit ihm. In circa 30 Tagen umkreist der Mond einmal die Erde, also bewegt er sich täglich um 1/30 Tage weiter, also um circa 45 Minuten. Die Gezeitenkräfte haben natürlich nicht nur Auswirkungen auf die Meere, sie verformen auch die komplette Erde, natürlich deutlich weniger, also das gut verformbare Wasser, aber trotzdem hebt sich der Boden mit den Gezeitenkräften um einige Zentimeter.

Außerdem haben die Gezeiten tatsächlich Einfluss auf unsere Zeit. Die Flutberge reiben nämlich durchgehend über die Erde. Währenddessen erwärmt die Reibung sie, was aber kaum Auswirkungen hat. Und durch die Reibung verlangsamt sich nun die Eigenrotation der Erde und verlängert somit die Tage. Vor 500 Millionen Jahren, der Zeitpunkt an dem sich das erste Leben entwickelt hat, dauerte ein Tag nur 21 Stunden. Jedes Jahr verlängern sich die Tage also um 16 Mikrosekunden. Also bedankt euch mal bei mal den Gezeiten, dass ihr von Tag zu Tag mehr Zeit auf Youtube verbringen könnt!

Vielen Dank an Börni vom Kanal brainfaqk für diesen Beitrag!



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