Ph 11

Umwelt

An fast allen Küsten steigt und fällt der Meeresspiegel zweimal am Tag mit vorhersagbarer Regelmäßigkeit. Etwas mehr als 6 Stunden lang steigt das Wasser: die Flut kommt. Dann fällt es über einen ebenso langen Zeitraum wieder ab: die Ebbe tritt ein. Das Zusammenspiel zwischen Ebbe und Flut nennt man Gezeiten.
Die beiden Bilder zeigen den gleichen Küstenabschnitt, links bei Ebbe rechts bei Flut.

Den Wechsel von einem Niedrigwasser zum nächsten nennt man Tide. Die Dauer einer Tide beträgt ca. 12 Stunden und 25 Minuten. Deswegen verschiebt sich die Ebbe bzw. die Flut von Tag zu Tag um 50 Minuten. Diese Zeitverschiebung entspricht der täglichen Verspätung des aufgehenden Mondes, auch er verschiebt sich am selben Ort von Tag zu Tag um 50 Minuten. Diese Beobachtung legt einen Zusammenhang zwischen den Gezeiten und dem Umlauf des Mondes um die Erde nahe.

Eine naheliegende Ursache für die Gezeiten wäre die Gravitationskraft des Mondes, welche die Wassermassen der Weltmeere zum Mond hinzieht. Bei dieser Theorie stößt man jedoch auf eine Schwierigkeit: Zwischen Mondaufgang und Mondaufgang liegen nicht eine sondern zwei Tiden. Der Grund für dieses Problem liegt darin, dass wir immer wieder glauben, dass die Erde der Mittelpunkt des ganzen Geschehens ist.

Tatsächlich jedoch rotiert der Mond nicht um den Mittelpunkt der Erde; vielmehr bewegen sich Erde und Mond um ihren gemeinsamen Massenschwerpunkt S. Wegen der relativ großen Masse der Erde im Vergleich zum Mond liegt dieser Schwerpunkt mit einem Abstand von 0,73 Erdradien zum Erdmittelpunkt noch im Innern unseres Planeten. Für die folgenden Überlegungen wird das Bezugssystem gewählt, in welchem der gemeinsame Massenschwerpunkt S ruht.
Die Animation rechts veranschaulicht die Bewegung von Erde und Mond in diesem Bezugssystem.

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Zur Erklärung der Gezeitenwirkung werden nun die Bahnkurven verschiedener Punkte der Erde bei ihrer Bewegung um den Massenschwerpunkt S untersucht. Von der Drehung der Erde um ihre eigene Achse wird dabei zunächst abgesehen.

Der Mittelpunkt der Erde bewegt sich wie oben beschrieben auf einem Kreis um diesen Punkt S. Sein Radius beträgt 0,73 Erdradien. Im Erdmittelpunkt hält sich die dadurch hervorgerufene Zentrifugalkraft mit der Gravitationskraft die Waage.
Wie die Animation links zeigt bewegen sich die Punkte A, B, C und D und damit auch alle weiteren Erdpunkte auf Kreisbahnen die den gleichen Radius besitzen. In all diesen Punkten wirkt also die gleiche Zentrifugalkraft wie in M.

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Die beiden Flutberge und Ebbezonen wandern mit dem Mond um die Erde herum. Diese dreht sich außerdem täglich um ihre eigene Achse unter den Flutbergen und Ebbezonen hindurch.
Der Mond läuft in der gleichen Richtung um die Erde, in der sich die Erde um die eigene Achse dreht. Daher ist der "Mondtag" um 50 Minuten länger als der "Sonnentag". Folglich tritt alle 12 Stunden und 25 Minuten Hochwasser und Niedrigwasser ein.

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