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Gezeiten erklärt: Ebbe, Flut und Tidenhub
Gezeiten sind das regelmäßige Steigen und Fallen des Meeresspiegels. Flut ist die Phase mit steigendem, Ebbe die Phase mit fallendem Wasserstand. Vor allem die unterschiedlich starke Anziehung des Mondes und die gemeinsame Bewegung von Erde und Mond erzeugen die Gezeiten; die Sonne und die Form von Meer und Küste verändern ihre Stärke.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Woran erkennst du Ebbe und Flut?
An einer Küste siehst du nicht einfach nur „Ebbe“ oder „Flut“ als Wasserstand. Die beiden Wörter bezeichnen Veränderungen des Wasserstands.
Ebbe und Flut
Flut ist der Zeitraum vom Niedrigwasser bis zum Hochwasser: Der Wasserstand steigt. Ebbe ist der Zeitraum vom Hochwasser bis zum Niedrigwasser: Der Wasserstand fällt.
Hochwasser ist der höchste und Niedrigwasser der niedrigste Wasserstand einer Tide. Der Tidenhub ist der Höhenunterschied zwischen beiden. Eine Tide umfasst den Verlauf von einem Niedrigwasser bis zum folgenden Niedrigwasser und dauert ungefähr 12,5 Stunden.
In einem Hafen liegt das Niedrigwasser bei 1,2 m und das folgende Hochwasser bei 4,7 m. Der Tidenhub beträgt:
$$4{,}7\,\text{m} - 1{,}2\,\text{m} = 3{,}5\,\text{m}$$
Die Einheit bleibt Meter, weil zwei Wasserstände voneinander abgezogen werden. Das Ergebnis ist plausibel: Es ist positiv und kleiner als der höhere Wasserstand.
Ebbe und Flut sind Zeiträume. Hochwasser und Niedrigwasser sind Wasserstände. Der Tidenhub ist deren Unterschied.
Warum entstehen zwei Flutberge?
Erde und Mond ziehen einander durch Gravitation an. Diese Anziehung ist auf der mondzugewandten Seite der Erde etwas stärker als im Erdmittelpunkt und auf der mondabgewandten Seite etwas schwächer.
Zugleich bewegen sich Erde und Mond um ihren gemeinsamen Schwerpunkt. Im mitbewegten Modell gehört dazu eine überall gleich gerichtete Flieh- beziehungsweise Trägheitswirkung. Erst der Vergleich dieser Wirkung mit der unterschiedlich starken Mondanziehung erklärt die beiden Flutberge:
- Auf der mondzugewandten Seite überwiegt die stärkere Mondanziehung.
- Auf der mondabgewandten Seite ist die Mondanziehung schwächer; relativ dazu überwiegt die Trägheitswirkung.
- Dazwischen liegen Bereiche mit niedrigerem Wasserstand.
Das Modell zeigt den Grundmechanismus, aber nicht die wirkliche Form der Gezeiten in allen Ozeanen. Landmassen, Meerestiefe, Küstenform, Strömungen und Reibung verändern die Wasserbewegung erheblich.
Die Erdrotation erzeugt den zweiten Flutberg nicht. Sie sorgt vor allem dafür, dass ein Küstenort im Grundmodell nacheinander unter den Bereichen mit höherem und niedrigerem Wasserstand hindurchläuft.
Warum ändern sich die Zeiten täglich?
Im idealisierten Modell gibt es zwei gegenüberliegende Flutberge. Während sich die Erde dreht, gelangt ein Küstenort meist zweimal in einen Bereich mit Hochwasser und zweimal in einen Bereich mit Niedrigwasser. Zwischen Hoch- und Niedrigwasser liegen daher ungefähr sechs Stunden.
Der Mond bewegt sich währenddessen auf seiner Bahn weiter. Bis ein Ort wieder dieselbe Stellung zum Mond erreicht, muss sich die Erde etwas weiter als einmal drehen. Deshalb treten vergleichbare Gezeiten am nächsten Tag durchschnittlich etwa 52 Minuten später auf. Der genaue Abstand schwankt.
Eine vereinfachte Abschätzung teilt einen Tag durch die ungefähr 28 Tage eines Mondumlaufs:
$$\frac{24 \cdot 60\,\text{min}}{28} = \frac{360}{7}\,\text{min} \approx 51{,}4\,\text{min}$$
Gerundet ergibt das etwa 52 Minuten zusätzliche Drehzeit. Die Rechnung ist eine Näherung, keine minutengenaue Vorhersage für einen bestimmten Hafen.
Wie verändern Sonne und Mond den Tidenhub?
Auch die Sonne erzeugt Gezeitenkräfte. Sie sind schwächer als die des Mondes, können sie aber verstärken oder teilweise abschwächen.
Springtide
Bei Neu- und Vollmond stehen Sonne, Erde und Mond annähernd auf einer Linie. Ihre gezeitenerzeugenden Wirkungen verstärken sich. Es entsteht eine Springtide mit besonders großem Tidenhub.
Nipptide
Bei Halbmond stehen die Richtungen zur Sonne und zum Mond ungefähr rechtwinklig zueinander. Die Wirkungen schwächen sich teilweise ab. Es entsteht eine Nipptide mit kleinem Tidenhub.
In der Wirklichkeit folgt der größte oder kleinste Tidenhub der passenden Mondstellung häufig zeitverzögert. Wasser, Beckenform und Reibung reagieren nicht augenblicklich.
Warum sind Gezeiten nicht überall gleich stark?
Das Zwei-Flutberge-Modell erklärt den astronomischen Antrieb. Den örtlichen Wasserstand bestimmen zusätzlich die Form und Tiefe des Meeres, die Küstenform, Landmassen, Strömungen, die Verbindung zum offenen Ozean und örtlich auch Wind.
An der flachen Nordseeküste fällt das Wattenmeer bei Ebbe auf großen Flächen trocken und wird bei Flut wieder überspült. Der wechselnde Wasserstand verändert den Küstenraum damit regelmäßig zwischen freiliegendem Meeresboden und überfluteter Fläche.
In Meeren mit enger Verbindung zum offenen Ozean sind die Gezeiten oft schwächer. Deshalb sind sie in der Ostsee deutlich weniger ausgeprägt als an der Nordsee. Umgekehrt können eine geeignete Becken- und Küstenform die Gezeiten stark vergrößern; in der kanadischen Fundy Bay werden Tidenhübe bis zu 13 m erreicht.
Ein hoher Wasserstand ist nicht automatisch eine Sturmflut. Die astronomische Gezeit ist regelmäßig; Wind kann den Wasserstand zusätzlich verändern. Für einen Küstenort brauchst du deshalb örtliche Vorhersagen statt nur das vereinfachte Grundmodell.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Gezeiten
- Begriffe
- Ebbe: Wasserstand fällt
- Flut: Wasserstand steigt
- Tidenhub: Hochwasser minus Niedrigwasser
- Astronomischer Antrieb
- unterschiedlich starke Mondanziehung
- gemeinsame Bewegung von Erde und Mond
- Sonne verändert den Tidenhub
- Zeitlicher Rhythmus
- Tide dauert ungefähr 12,5 Stunden
- tägliche Verschiebung etwa 52 Minuten
- Regionale Ausprägung
- Beckenform und Meerestiefe
- Küstenform und Ozeanverbindung
- Begriffe