Wie funktionieren die Gezeiten?

Für den periodischen Wechsel von Ebbe und Flut an den Meeresküsten sind neben der Wind- und Erdrotation diejenigen Kräfte verantwortlich, die durch den Einfluß von Mond und Sonne auf die Wassermassen der Ozeane ausgeübt werden.
Der Ablauf der Gezeiten ist recht kompliziert und von Ort zu Ort verschieden. Bereits seit Isaac Newton kennt man die Anziehungskraft von Mond und Sonne als Ursache für die Entstehung der Gezeiten. Ihr Einfluß ist jedoch unterschiedlich stark, wobei dem Mond die größere Bedeutung zugemessen werden muß.

Welchen Einfluß hat der Mond auf die Gezeiten?

In bezug auf den Einfluß des Mondes sind zwei getrennte Kräfte zu unterscheiden: die Anziehungskraft des Mondes und die aus Mond- und Erdumlauf (um den gemeinsamen Schwerpunkt) resultierende Zentrifugalkraft. Während die Zentrifugalkraft an jedem Punkt der Erdoberfläche konstant bleibt, ändert sich die Anziehungskraft des Mondes umgekehrt proportional zum Quadrat seiner Entfernung von der Erde. Das bedeutet, daß die Anziehungskraft des Mondes auf der dem Mond abgewandten Seite der Erde geringer ist als auf der dem Mond zugewandten. Hieraus resultiert eine horizontale Kraft, die die Wassermassen der Erde an zwei bestimmten Punkten zusammenzuziehen versucht, von denen der eine dem Mond direkt gegenüber und der andere an der genau entgegengesetzten Seite der Erde liegt. So treten an diesen beiden Punkten (A, B) Gezeitenberge auf. Diese würden im Idealfalle als Folge der Erdrotation und des Mondumlaufs in einer Periode um die Erde wandern, die genau der Länge eines Mondtages (24 h. 50 min) entspräche.

Welcehn Einfluß hat die Sonne auf die Gezeiten?

Auch die Sonne übt auf die Erde Gezeitenkräfte aus. Die Masse der Sonne ist zwar wesentlich größer als die des Mondes, sie ist jedoch von der Erde sehr viel weiter entfernt. Aus dieser Konstellation ergibt sich, daß die Gezeitenkräfte der Sonne 46 % derjenigen des Mondes betragen.
Der Wechsel der Gezeitenstärke im Laufe eines Monats erklärt sich aus dem Zusammenspiel der Kräfte von Sonne und Mond. So addieren sich die von Sonne und Mond ausgehenden Kräfte bei Voll- und Neumond maximal und rufen die Erscheinung der Springfluten hervor. Im ersten und letzten Viertel des Mondes stehen die Richtungen ihrer Kräfte senkrecht zueinander und führen damit zu einer Reduzierung der Gezeitenstärke, die sich in der Erscheinung der Nipptiden bemerkbar macht. Springfluten und Nipptiden treten innerhalb eines Mondmonates zweimal auf.

Die Lage der Kontinente

Die Lage der Kontinente hindert die Gezeiten an der Ausführung von idealperiodischen Veränderungen und bewirkt dadurch viele Unregelmäßigkeiten. Da die riesigen Wassermassen, wenn sie einmal in Schwung geraten sind, eine eigenperiodische Schwingung ausführen, können sich die periodischen Veränderungen der Gezeiten und die Eigenschwingung des Wassers überlagern und so zu sehr komplizierten Gezeitenerscheinungen führen. Gelegentlich kommt es dabei zu Resonanzen, die eine maximale Verstärkung des Tidenhubs bewirken (bis zu 14 m), wie man sie z. B. an der Bretagneküste beobachten kann.

Energiegewinnung mit Hilfe des Gezeitenkraftwerks

In Gezeitenkraftwerken versucht man, diese Energie für den Menschen nutzbar zu machen.
Neben den Gezeitenkräften haben auch Wind- und Luftdruck einen nicht unbeträchtlichen Einfluß auf die Größe des Gezeitenunterschiedes. So können entsprechend anhaltend wehende Winde einen eigenen Tidenhub von ca. 1 m erzeugen. Stürme führen bisweilen zu extremen Anomalien, die als Sturmfluten in Erscheinung treten.

Bildquelle: Pixabay_analogicus