Insel Föhr und Inselrundfahrten auf Föhr mit dem Friesenexpress Föhr

Allgemein treten Gezeitenkräfte an ausgedehnten Körpern auf, die einer Anziehungskraft unterliegen. Insbesondere üben Mond und Sonne Gezeitenkräfte auf die Erde aus.

Die Erde befindet sich auf einer etwa kreisförmigen Bahn um die Sonne. Zwei Körper ziehen sich um so stärker an, je näher sie sich sind. Deswegen ist auf der Tagseite der Erde die Anziehungskraft stärker, so dass sich dort ein Wasserberg bildet. Auf der Nachtseite bildet sich ebenfalls ein Wasserberg, weil dort die Fliehkraft überwiegt. Dafür bildet sich in den Dämmerungszonen ein Wassertal, da dort keine Kraft wirkt, die den Abfluss des Wassers verhindern könnte. Gäbe es nur die Sonne, gäbe es also zweimal täglich Hochwasser. Hinzu kommt aber die Gezeitenwirkung des Mondes. Sie ergibt sich ebenso aus Zusammenspiel von Fliehkraft und Anziehungskraft. Der Mond dreht sich entgegen unserer Vorstellung nicht um die Erde, sondern beide drehen sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt (siehe Abb.). In der Nähe des Mondes überwiegt die Anziehungskraft, auf der gegenüberliegenden Seite die Fliehkraft.

Physikalisch sind die Gezeitenkräfte das Resultat aus der vektoriellen Addition aus der gravitativen Anziehungskraft zwischen den jeweiligen Körpern (Erde mit Mond bzw. Erde mit Sonne) und der Zentrifugalkräfte, die durch die Rotation der Körper um sich selber (z.B. aus der Erddrehung) und die Rotation der Körper umeinander auf der Umlaufbahn um den gemeinsamen Schwerpunkt (der nicht im Erdmittelpunkt liegt!).
Wegen der Ausdehnung der Erde wirkt nicht auf jeden Punkt ihrer Oberfläche die gleiche Anziehungskraft des Mondes. Aufgrund der Abnahme der Anziehungskraft mit steigender Entfernung werden die dem Mond zugewandten Teile der Erdoberfläche von ihm überdurchschnittlich stark angezogen, die ihm abgewandten, entfernter liegenden, hingegen relativ schwächer.

Die abgewandte Seite erhält ferner eine zusätzliche Zentrifugalkraft, da z.B. die Erde um den gemeinsamen Schwerpunkt aus dem System Erde-Mond bzw. Erde-Sonne rotiert.

Dadurch treten auf der Erdoberfläche nach außen ("oben") gerichtete Zentrifugalkräfte um den gemeinsamen Schwerpunkt und von dort nach außen gerichtete Kraft als Produkt des Quadrats der Winkelgeschwindigkeit ? der Erdrotation um sich selbst mal dem auf dem Breitengrad anzutreffenden effektiven Radius r der Erdoberfläche bezogen auf den Schwerpunkt des Systems Erde - Mond oder Erde - Sonne und zum Mond bzw. zur Sonne gerichtete gravitative Anziehungskräfte (die auf der mond- bzw. sonnenabgewandten Seite der Erde nicht zu einer nach außen gerichteten - den Flutberg verstärkende - Kraft führt, sondern zu einer zum Mond bzw. zur Sonne gerichten Kraft durch die Erde hindurch darstellen, die dem Flutberg dort entgegenwirkt)
auf.

Die vektorielle Summe dieser beiden Kräfte, die Gezeitenkraft, wirkt auf die Umlaufbahn zwischen Erde und Mond elongierend, versucht also, sie entlang der Verbindungslinie Erde-Mond auseinander zu ziehen, da die Gezeitenberge reibungsbedingt der Phase der Mondumdrehung leicht vorlaufen - die Geschwindigkeit der Erdrotation ist wesentlich höher als die Winkelgeschwindigkeit des Mondes auf seiner Bahn um die Erde. Daraus ergibt sich eine zusätzliche, sehr kleine exzentrische Anziehungskraft zwischen dem Gezeitenberg und dem Mond. Dem Mond wird dadurch Energie zugeführt, wodurch sich sein Abstand zur Erde erhöht (der Radius der Umlaufbahn des Mondes vergrößert sich deswegen jährlich etwa um 3,8 cm), während die Rotation der Erde leicht abgebremst wird.

Die Ursachen für die Flut lassen sich nun wie folgt zuordnen:

Die Ursache für die Flut auf der dem Mond bzw. der Sonne zugeneigten Seite der Erde ist die Wirkung der Gravitationskraft des Mondes bzw. der Sonne.
Die Ursache für den Flutberg auf der dem Mond bzw. der Sonne abgewandten Seite der Erde ist die zusätzliche Zentrifugalkraft, die aus der Verschiebung der Drehachse im System Erde-Mond bzw. Erde-Sonne in den gemeinsamen Schwerpunkt resultiert.
Die in den irdischen Ozeanbecken befindlichen Wassermassen werden durch den periodischen Richtungswechsel der Gezeitenkräfte in Schwingungen versetzt. Die dadurch angeregten Wellen führen zum zeitlichen Auf und Ab des Wasserstandes, das an den Küsten als Ebbe und Flut in Erscheinung tritt. Weil der Mond täglich etwa 50 Minuten später als am Vortag an einem bestimmten Ort steht, wirkt er mit einer Periode von knapp 25 Stunden auf die Erde. Da die Gezeitenkräfte auf zwei Seiten an der Erde angreifen, beträgt ihre Periode durchschnittlich 12 h 25 min. Auch die Sonne hat eine Gezeitenwirkung auf die Erde. Sie beträgt nur etwa 40 Prozent der des Mondes. Die Überlagerung der Gezeitenkräfte beider Himmelskörper führt dazu, dass die Periode der Gezeiten erheblich um ihren Mittelwert schwankt. Darüber hinaus wird der tatsächliche Wasserstand vom Wetter beeinflusst (Sturmflut).

Die durch die Gezeitenkräfte von Mond und Sonne verursachte Wasserstandsänderung variiert je nach Stellung der Himmelskörper. Stehen Sonne, Mond und Erde annähernd auf einer Geraden wie bei Neumond, so addieren sich die Anziehungswirkungen, und es kommt zu einer (höheren) Springtide. Stehen Sonne, Mond und Erde in einem rechten Winkel zueinander wie bei Halbmond, so wird die Gezeitenwirkung des Mondes durch die der Sonne abgeschwächt, und es kommt zur niedrigeren Nipptide.

Flut ist der Zeitraum ansteigenden Wassers, also „auflaufendes Wasser“. Ebbe ist andererseits der Zeitraum des Sinkens des Wasserspiegels, „ablaufendes Wasser“. Den jeweils anschließenden Zeitpunkt des höchsten beziehungsweise niedrigsten Wasserstandes bezeichnet man mit Hoch- beziehungsweise Niedrigwasser (HW, NW). Der Wasserstand zu diesen Zeiten wird Hochwasserhöhe (HWH) bzw. Niedrigwasserhöhe (NWH) genannt. Aufeinander folgende HW oder NW fallen im Allgemeinen nicht gleich hoch aus, da die Stärke der Gezeitenkräfte von der genauen Stellung von Mond und Sonne abhängt.

Die Höhendifferenz zwischen NWH und der folgenden HWH wird als Tidenstieg bezeichnet, zwischen HWH und folgender NWH entsprechend als Tidenfall. Den Mittelwert aus Tidenstieg und Tidenfall bezeichnet man als Tidenhub. Der zeitliche Verlauf des Wasserstandes zwischen Niedrigwasser, Hochwasser und darauf folgendem Niedrigwasser ergibt die Tidenkurve. Die gezeitenbedingte Höhe des Wasserstandes gegen das örtliche Seekartennull (meist LAT) bezeichnet man als Höhe der Gezeit.

Mit Gezeitenrechnungen wird versucht, Vorhersagen zu machen über den zeitlichen Verlauf der Tide. Die Phasen der Gezeiten haben erhebliche Bedeutung für die Schifffahrt im Hinblick auf Strömung und Wassertiefe. So kommt es bedingt durch den Wechsel des Wasserstandes insbesondere im küstennahen Bereich zu mehr oder weniger starken Ausgleichsströmungen, sogenannten Gezeitenströmen. Den Zeitpunkt der Strömungsumkehr zwischen auflaufendem und ablaufendem Wasser und umgekehrt nennt man den Kenterpunkt der Tide oder Stillwasser. Läuft die Tide durch eine Flussmündung in das Landesinnere, spricht man von einer Gezeitenwelle.

Anziehungskräfte
Wegen der Ausdehnung der Erde wirkt nicht auf jeden Punkt ihrer Oberfläche die gleiche Anziehungskraft des Mondes. Aufgrund der Abnahme der Anziehungskraft mit steigender Entfernung werden die dem Mond zugewandten Teile der Erdoberfläche von ihm überdurchschnittlich stark angezogen, die ihm abgewandten, entfernter liegenden, hingegen relativ schwächer. Dadurch treten auf beiden Seiten der Erdoberfläche nach außen ("oben") gerichtete Kräfte auf. Die Differenz dieser beiden Kräfte, die Gezeitenkraft, wirkt auf die Erde elongierend, versucht also, sie entlang der Verbindungslinie Erde-Mond auseinander zu ziehen.

Fliehkräfte
Die Fliehkräfte der Erdbewegung um den Schwerpunkt Erde-Mond wirken an allen Orten der Erde gleich. Zur Veranschaulichung nimmt man zunächst an, die Erde würde gar nicht selbst rotieren sondern sich lediglich um den Schwerpunkt Erde-Mond bewegen. Das ist sinnvoll, da Bewegungen um die eigene Achse nur radialsymmetrische Fliehkräfte erzeugen, die nicht zu den Gezeitenkräften gehören. Zur Unterscheidung von der normalen Rotation wird diese Bahnbewegung auch als Umlauf oder Revolution bezeichnet.

Alle Orte auf und in der Erde bewegen sich nun parallel und beschreiben im Monatsrhythmus die gleiche Bahn. Sie erfahren daher auch dieselben Fliehkräfte, die parallel gerichtet sind und vom Mond fort weisen.

Zusammenwirken von Gravitation und Fliehkraft.
Den zum Mondzentrum gerichteten Anziehungskräften wirkt überall in gleicher Weise (Richtung und Stärke) die Fliehkraft entgegen. Beide Kräfte sind von ähnlicher Größe. Ihre Differenz, die Gezeitenkraft, ist erheblich kleiner. So sehr, dass sie in der Grafik rechts zehnfach überlängert dargestellt wurde.

Alle hier aufgeführten Informationen stammen auf Auszügen von Internetseiten wie z.B. Wikipedia, und können daher von anderen Darstellungen gegebenenfalls abeichen.