Gezeiten und der Mond

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Steckbrief

Hochwasser pro Tag (an den meisten Küsten)	zwei, etwa 12 Stunden 25 Minuten auseinander
Gezeitentag	etwa 24 Stunden 50 Minuten
Gezeitenwirkung der Sonne	etwas weniger als halb so stark wie die des Mondes
Springtiden	um Neumond und Vollmond
Nipptiden	um das erste und letzte Viertel
Größter Tidenhub	Bay of Fundy, Kanada, bis zu etwa 15 m
Rotation und Umlauf des Mondes	beide etwa 27,3 Tage (gebundene Rotation)
Der Mond entfernt sich	um etwa 3,8 cm pro Jahr

Kurz gesagt

Gezeiten entstehen durch die unterschiedlich starke Anziehung des Mondes über die Erde hinweg, die die Ozeane zu zwei Flutbergen dehnt.
Die meisten Küsten haben etwa alle 24 Stunden 50 Minuten zweimal Hochwasser und zweimal Niedrigwasser.
Die Sonne fügt eine kleinere Gezeit hinzu; stehen Sonne und Mond in einer Linie, gibt es besonders starke Springtiden.
Gezeitenkräfte bremsten vor langer Zeit die Drehung des Mondes, bis er der Erde stets dieselbe Seite zuwandte.
Gezeiten schieben den Mond außerdem um etwa 3,8 cm pro Jahr nach außen und verlängern langsam den Erdtag.

Warum es zwei Flutberge gibt

Die Schwerkraft des Mondes zieht an der ganzen Erde, aber nicht überall gleich stark. Die dem Mond zugewandte Seite wird etwas stärker angezogen als der Erdmittelpunkt, die abgewandte Seite etwas schwächer. Dieser Unterschied, die Gezeitenkraft, dehnt die Erde leicht entlang der Linie Erde-Mond.

Am deutlichsten reagiert das Meerwasser. Es türmt sich auf der dem Mond zugewandten Seite auf, wo das Wasser der Erde vorausgezogen wird, und auch auf der gegenüberliegenden Seite, wo das Wasser zurückbleibt, weil die Erde von ihm weggezogen wird. So entstehen zwei Flutberge, einer auf jeder Seite des Planeten.

Zweimal Hochwasser am Tag

Während sich die Erde dreht, durchläuft eine Küste beide Flutberge und die beiden niedrigen Bereiche dazwischen. Das beschert den meisten Orten zweimal Hochwasser und zweimal Niedrigwasser pro Tag.

Der Zyklus dauert etwa 24 Stunden 50 Minuten, nicht 24 Stunden, weil der Mond auf seiner Bahn weiterwandert, während sich die Erde dreht. Die Erde muss sich ein wenig weiter drehen, um aufzuholen. Deshalb kommt das Hochwasser jeden Tag etwa 50 Minuten später.

Echte Gezeiten sind unordentlicher als dieses einfache Bild. Kontinente blockieren die Flutberge, Meeresbecken schwappen wie Wasser in einer Badewanne, und die örtliche Küstenform spielt eine große Rolle. Manche Orte haben nur einmal am Tag Hochwasser, und in der Bay of Fundy in Kanada kann der Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser etwa 15 m betragen. Abgeschlossene Meere wie das Mittelmeer haben kleine Gezeiten, oft unter 30 cm.

Die Rolle der Sonne: Spring- und Nipptiden

Die Sonne ist weit massereicher als der Mond, aber auch etwa 390-mal weiter entfernt. Weil die Gezeitenkraft mit der Entfernung sehr schnell abnimmt, ist die Gezeitenwirkung der Sonne etwas weniger als halb so stark wie die des Mondes.

Stehen Sonne, Mond und Erde in einer Linie, bei Neumond und Vollmond, addieren sich ihre Gezeiten. Die Hochwasser sind höher, die Niedrigwasser tiefer. Das sind Springtiden, ein Name, der vom aufspringenden Wasser kommt, nicht von der Jahreszeit.

Ziehen Sonne und Mond im rechten Winkel, beim ersten und letzten Viertel, heben sie sich teilweise auf. Der Tidenhub ist kleiner, es gibt Nipptiden. Jedes Muster kehrt etwa zweimal im Monat wieder. Etwas stärker sind die Gezeiten auch, wenn der Mond nahe dem Perigäum steht, seinem erdnächsten Punkt.

Gebundene Rotation

Gezeitenkräfte wirken auch auf feste Körper. Vor langer Zeit hob die Erde im Gestein des jungen Mondes Wölbungen an. Die Schwerkraft der Erde zerrte an diesen Wölbungen und bremste die Drehung des Mondes allmählich, bis sie seinem Umlauf entsprach. Heute dreht sich der Mond in 27,3 Tagen einmal um sich selbst, genauso lange wie für einen Umlauf, und zeigt uns daher stets dieselbe Seite.

Das nennt man gebundene Rotation, und sie ist häufig. Die meisten großen Monde im Sonnensystem, darunter die Galileischen Monde des Jupiter, rotieren gebunden um ihre Planeten. Pluto und sein Mond Charon gehen noch weiter: Beide wenden einander stets dieselbe Seite zu.

Der Mond entfernt sich langsam

Die Erde dreht sich schneller, als der Mond sie umkreist, daher zieht die Reibung die Flutberge der Erde etwas vor den Mond. Diese Flutberge ziehen den Mond auf seiner Bahn nach vorn, geben ihm Energie und heben ihn auf eine weitere Bahn. Zugleich zieht der Mond an den Flutbergen zurück und bremst langsam die Erddrehung.

Laserstrahlen, die von Reflektoren der Apollo-Astronauten und sowjetischer Rover zurückgeworfen werden, zeigen, dass sich der Mond um etwa 3,8 cm pro Jahr entfernt, ungefähr so schnell, wie Fingernägel wachsen. Der Erdtag wird im Gleichschritt länger, um etwa 2 Tausendstelsekunden pro Jahrhundert. Vor Hunderten Millionen Jahren dauerte ein Tag nur etwa 21 bis 22 Stunden.

Gezeiten beobachten

Wenn Sie nahe einer Meeresküste wohnen, schauen Sie in den örtlichen Gezeitenkalender, der die vorhergesagten Zeiten und Höhen von Hoch- und Niedrigwasser auflistet. Vergleichen Sie eine Woche um Voll- oder Neumond mit einer Woche um ein Mondviertel, und Sie sehen den Unterschied zwischen Spring- und Nipptiden.

Denken Sie an die Sicherheit. Springtiden können Strände überfluten und Wege schnell abschneiden, prüfen Sie also die Zeiten, bevor Sie auf Sandbänke oder Felsen hinausgehen. An den Mittelmeer- und Schwarzmeerküsten der Türkei sind die Gezeiten so klein, dass Wind und Luftdruck den Wasserstand meist stärker verändern als der Mond.