Die Gezeiten

Hier möchte ich mit auch einen der großen Irrtümer aufdecken, denn das Wasser wird nicht so vom Mond angezogen, so dass auf der mondzugewandten Seite ein Flutberg entsteht und auf der gegenüberliegenden Seite durch die Rotation ein anderer Flutberg. Das ist aber nicht der Fall. Der Mond und die Rotation haben gar keine starke Kraft auf das Wasser, außerdem müssten Strandbesucher so auch womöglich sanft daher schweben. Auch erklärt es nicht, warum die Flutberge fast gleich hoch sind. Dem Gedankengang zufolge müsste der mondabgewandten Seite viel höher sein, als der zur mondzugewandten Seite, weil auf der mondabgewandten Seiten die Rotation mit der Mondanziehung zusammenarbeitet und auf der mondzugewandten Seite gegeneinander arbeitet. Das erklärt außerdem auch nicht, warum z.B. es in der Ostsee keine Gezeiten gibt. Außerdem ist die Rotation gleichmäßig und die Verformung durch die Rotation ist was anderes. Die Rotation ist nur dafür verantwortlich, wie schnell Hoch- und Niedrigwasser kommt und geht.

Es ist eher so, dass der Mond zusammen mit der Erde ein Duo sind. Sie umkreisen sich gegenseitig, wobei der Schwerpunkt noch innerhalb der Erde liegt, weil die Erde dementsprechend mehr Masse aufweist. So kreist also die Erde in der Rotation um sich selbst in 23 Stunden und etwa 56 Minuten. Durch die Kreiselbewegung um den gemeinsamen Schwerpunkt von Erde und Mond (allgemein auch: Baryzentrum), das nennt man Revolution, wird die Erde also etwas mitgerissen. Das ist jetzt aber tatsächlich durch den Mond. Jetzt zieht der Mond mit durchschnittlich 0,00033813% von einem g (Fallbeschleunigung der Erde) g = GM / r² ; g = 6,66743*10^-11 * 7,349*10^22 kg / 384’403’800 m = 0,000033159759 m/s² ( Fallbeschleunigung der Erde liegt bei 9,80665 m/s²) an der Erde.

Gedankliche Pfeile weisen die Wirkrichtung der Mondanziehung auf.
Darstellung der Revolution.

Jetzt muss man sich Pfeile vorstellen, wie man zum Mond hingezogen wird, wenn man außer den Mond sonst alle Objekte außen vor lässt. Die Seite der Erde, die zum Mond liegt, da wird man in dem Fall stärker angezogen, als irgendwo anders auf der Erde. Jetzt ist es so, dass die Gravitation zum Quadrat mit dem Abstand abnimmt. Ohne die Rotation und nur mit der Revolution, also wie lange der Mond für einen Umlauf braucht, zeigen die Pfeile nach 29 ½ Tage wieder in die Ursprungsrichtung.

Jetzt wirken überall noch Zentripetalkräfte, die von der Revolution stammen, also vom Umlauf der Erde um den Baryzentrum von Erde und Mond. Diese hängen aber nicht mit der Zentripetalkräfte der Rotation zusammen.

Darstellung der Kreisbewegungen von der Revolution auf einem bestimmen Ort auf der Erde.
Zentrifugale Kräfte, oder Fliehkräfte der Revolution.

In der Abbildung rechts sind vier Punkte auf der Erdoberfläche vermerkt, welche im Laufe der Revolution einen Pfad hinterlassen haben. Durch die jetzt offensichtlichere Kreisbewegung können wir jetzt definitiv sagen, dass es da eine Zentripetalkraft durch die Kreisbewegung gibt. Auch wissen wir, da alle Kreise parallel und gleich groß sind und die Revolution überall gleich schnell ist. Sie sind also gleichmäßig, gleich groß und weisen in die selbe Richtung. Wenn wir die beiden wirkende Kräfte zusammenlegen (Bild in der Mitte) und den Vektor bestimmen (folgendes Bild). Die Kräfte die wir jetzt haben sind in Summe die Gezeitenkräfte. Auf der mondabgewandten Seite ist die Zentripetalkraft durch die Revolution dominierend, also tendiert die Gezeitenkraft in die Wirkrichtung der Zentripetalkraft. Auf der Mondzugewandten Seite dominiert die Mondanziehung, also ist hier die Wirkrichtung zum Mond hin.

Darstellung der verschiedenen Kräfte, die die Gezeiten bewirken.
Der grüne Pfeil zeigt die Wirkrichtung, wenn man die Kräfte zusammen nimmt.

Aber wie entstehen jetzt die Flutberge, Ebbe und Flut? Das ist jetzt ganz leicht. Durch die herrschenden Kräfte kann das Wasser nicht förmlich angezogen werden, aber da die Kraft da ist und Wasser eine nicht feste Form besitzt, kann die Gezeitenkräfte das Wasser leicht aus den Ozeanen und Meeren drücken und sich in Richtung der Kräfte sammeln. Deshalb gibt es in der Ostsee oder im Bodensee keine Gezeiten, weil hier nur sehr, sehr schlecht das Wasser aufdrücken oder abfließen kann. Dabei ist die Zentripetalkraft im Gegensatz zu der Mondanziehung nur 92% so stark.

Der Einfluss der Sonne ist für unsere Gezeiten auch abhängig. Sie kann die Gezeiten durch ihre Anziehung verstärken oder abschwächen. Die verstärkt sie, bei Voll- oder Neumond da dort die Sonne und die Erde mit dem Mond in einer Reihe stehen und sich die Kräfte summieren (Springtiden), bei Halbmond schwächt die Sonne die Gezeiten ab, da die Sonne und der Mond zur Erde im rechten Winkel stehen (Nipptiden). An den Tagundnachtgleichen treffen sich auch annähernd die Sonne und der Mond die Erdachse, so steigert sich dann der Effekt also etwa jedes Halbe Jahr. Alle 4 ½ und 9 ¼ Jahre wird der Effekt ebenfalls gesteigert, weil sich dann grob gesagt der Mondzyklus von vorne anfängt und die Mondbahn sich durch die Bewegung der auf- und absteigenden Knoten mit der Ekliptik kreuzt.

Gezeitenkräfte können aber auch dazu führen, dass durch Gezeitenreibung, Energie der Rotation der Erde abgezogen wird und der Größe der Mondumlaufbahn hinzugefügt wird. So entfernt sich der Mond in unscheinbaren Spiralen von der Erde.
Aber auch wird Io von Gezeiten attackiert. Sie sind wegen der Nähe zum Jupiter so stark, dass sie den Io um 100 m strecken, bzw. stauchen. So erklärt man sich Ios vulkanische Aktivität, dass durch diese immense Reibung Temperatur und Druck für Vulkane passen. Deshalb ist der Io auch geologisch aktiv, den seine Oberfläche erneuert sich dadurch, seine Oberfläche wird auf 10 Millionen Jahre alt geschätzt.

Vorhersagetabellen: https://www.tide-forecast.com

Quellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Gezeiten
https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/vulkanismus-auf-io-im-jupitermond-schwappt-ein-magma-ozean-a-762243.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103507003132?via%3Dihub
https://www.youtube.com/watch?v=tc1lPAObWBc (auch die Bilder)

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.