Astro13/Gezeiten

Definition
Unter Gezeiten verstehen wir den Wechsel zwischen Ebbe und Flut in den Meeren. Der Tidenhub beschreibt die Differenz des Wasserpegels zwischen Ebbe (Tiefstand) und Flut (Höchststand). Der maximale Tidenhub tritt an den Atlantikküsten auf und beträgt ca. 8 Meter.

Innerhalb von 24 Stunden entsteht zweimal Ebbe und zweimal Flut. Dieser Wechsel vollzieht sich genaugenommen in 24 Stunden und 50 Minuten, da sich der Mond, die Ursache der Gezeiten, gleich wie die Erde, von West nach Ost bewegt (in 27,3 Tage einmal um die Erde), und die Flutberge bei seiner Drehung mit nimmt.

Überhaupt ist die Drehrichtung aller Planeten im Sonnensystem aufgrund der gemeinsamen Entstehungsgeschichte gleich.



Wie genau entstehen die Gezeiten?
Die Eigendrehung der Erde bedingt nur, dass die Gezeiten periodisch wiederkehren.

Um das System der Gezeiten zu verstehen müssen wir zunächst wissen, dass Mond und Erde ein Zwei-Körper-System bilden und sie sich somit um einen gemeinsamen Schwerpunkt bewegen.

Gehen wir nun vom Bezugssystem der rotierenden Erde aus, tritt an jedem Punkt die Zentrifugalkraft FZF auf. Sie ist überall gleich groß und somit gilt:

FZF = FGrav



Resultierend aus FGrav und FZF:



Beide Kräfte bedingen die Kreisbewegung. Betrachten wir die dem Mond zugewandte Seite, so ist dort die Gravitationskraft größer, da die Entfernung zum Mond geringer ist. Die Zentrifugalkraft ist jedoch überall auf der Erde gleich.

Die Gravitationskraft ist auf der dem Mond abgewandten Seite geringer (größere Entfernung). Damit überwiegt hier die Zentrifugalkraft. Dies ist die Ursache für den zweiten Flutberg.

Im Erdmittelpunkt heben sich die beiden Kräfte auf.

Die Flussrichtung des Wassers wird durch die Horizontalkomponente der Gezeitenkraft FGez bewirkt. Das Meerwasser fließt zu den Flutbergen.

Berechnung:



Diese Kräfte können extrem stark sein, wie man am Beispiel des Saturnrings sehen kann: Ein Saturnmond kam dem Saturn so nahe, dass es ihn aufgrund der Gezeitenkraft zerrissen hat.

Erwähnenswert sind noch die Tatsachen, dass durch die ständige Reibung der Gezeiten Energie "aufgebraucht" wird, die von der Rotation Erde - Mond kommt. Dadurch wird der Mond gebremst und entfernt sich langsam von der Erde. Gleichzeitig wird die Erddrehung gebremst, was zur Folge hat, dass in Millionen von Jahren der Tag länger wird.

Zur Veranschaulichung der Entstehung der Gezeiten hier eine schöne Simulation