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Gezeiten

MittelschuleGeografieGleichgewichtstide: Mond und Sonne erzeugen jeweils zwei Flutberge, h = A cos 2(φ - φ_body), wobei A_Sonne ≈ 0,46 A_Mond

Über dieses Experiment

Zweimal am Tag dringt das Meer den Strand hinauf vor, und zweimal am Tag zieht es sich wieder zurück. Die Schwerkraft des Mondes zieht auf der ihm zugewandten Seite der Erde etwas stärker und auf der abgewandten Seite etwas schwächer, wodurch sich die Ozeane zu zwei Wölbungen verformen. Während sich die Erde dreht, durchläuft jede Küste beide Wölbungen. Die Sonne bewirkt dasselbe, aber mit geringerer Stärke. Lass die Erde einen Monat lang durchlaufen, beobachte, wie das Hochwasser jeden Tag etwa 50 Minuten später eintritt, und sieh, wie Sonne und Mond gemeinsam Spring- und Nipptiden verursachen.

Lernziele

  • Erkläre, warum es normalerweise zweimal täglich Hochwasser und zweimal täglich Niedrigwasser gibt
  • Erkläre, warum das Hochwasser jeden Tag etwa 50 Minuten später eintritt
  • Beschreibe, wie Sonne und Mond gemeinsam Spring- und Nipptiden verursachen
  • Stelle den Zusammenhang zwischen Spring- und Nipptiden und den Mondphasen her
  • Erkläre, warum sich auf der der Mond abgewandten Seite der Erde eine Wölbung bildet

Anleitung

  1. 1Starte die Simulation mit 1 h/s und beobachte den orangefarbenen Punkt. Wie viele Hochwasser gibt es an einem Tag?
  2. 2Halte bei Flut an und notiere die Uhrzeit. Finde die nächste Flut einen Tag später. Wie viel später tritt sie ein?
  3. 3Schalte die Anziehungskraft der Sonne aus. Schalte dann die Sonne wieder ein und den Mond aus. Welcher Himmelskörper verursacht größere Gezeiten?
  4. 4Lass die Simulation einen Monat lang mit 1 Tag/s laufen und beobachte die Balken für die tägliche Tidenhöhe. Wann sind die Gezeiten am stärksten? Welche Mondphase herrscht dann?
  5. 5Schalte die Gezeitenkräfte ein. Warum zeigen die Pfeile sowohl auf der mondzugewandten als auch auf der mondabgewandten Seite nach außen?

Das Modell

Die Schwerkraft nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab; die Gezeitenkraft nimmt mit deren Kubus ab.
Die Sonne ist viel massereicher, aber so weit entfernt, dass ihre Gezeiten weniger als halb so stark sind.
Zeit, bis ein Ort wieder unter den Mond gelangt

Annahmen

  • Gleichgewichtsgezeit: Der Ozean bedeckt die gesamte Erde und nimmt augenblicklich seine Gleichgewichtsform an. Tatsächliche Gezeiten sind Wellen, die in den Meeresbecken hin und her laufen. Daher sind die Gezeiten an Küsten stärker und treten später ein als in diesem Modell.
  • Mond und Sonne bewegen sich in der Äquatorebene, und der Beobachter steht auf dem Äquator. Daher sind die beiden täglichen Fluten gleich hoch.
  • Am Äquator betragen die Amplituden 0,27 m für den Mond und 0,124 m für die Sonne. Die Ausbuchtungen des Ozeans sind in der Abbildung stark übertrieben dargestellt.
  • Tag 0 beginnt um Mitternacht bei Neumond. Der Mond umrundet die Erde in 27,3 Tagen relativ zu den Sternen, wodurch ein Phasenzyklus von 29,5 Tagen entsteht.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Heute ist in einem Hafen um 06:10 Uhr Hochwasser. Um wie viel Uhr wird es morgen ungefähr sein?
  2. Q2Erkläre, warum es sowohl bei Neumond als auch bei Vollmond Springtiden gibt.
  3. Q3Nipptiden treten bei Halbmond auf. Erkläre das anhand der Richtungen von Sonne und Mond.
  4. Q4Warum gibt es auf der mondabgewandten Seite der Erde Hochwasser?
  5. Q5Warum beträgt der Tidenhub in der Bay of Fundy über 15 m, obwohl die Gleichgewichtstide weniger als 1 m beträgt?

Häufig gestellte Fragen

Gibt es Springtiden nur im Frühling?

Nein. Der Name stammt daher, dass das Wasser emporspringt. Springtiden gibt es das ganze Jahr über zweimal im Monat, bei Neu- und Vollmond.

Wenn der Mond das Wasser anzieht, warum gibt es dann auf der mondabgewandten Seite eine Ausbuchtung?

Der Mond zieht die ihm zugewandte Seite der Erde stärker an als deren Mittelpunkt und den Mittelpunkt stärker als die abgewandte Seite. Relativ zum Mittelpunkt wird der nahe Ozean zum Mond hin gezogen, während der ferne Ozean zurückbleibt. Beide wölben sich nach außen.

Warum ergibt dieses Modell nur einen Tidenhub von etwa 0,8 m?

Das ist die Gleichgewichtstide für einen Ozean, der die gesamte Erde bedeckt. Die realen Gezeiten hängen von der Form der Küste und der Meerestiefe ab. Buchten und Flussmündungen können sie erheblich verstärken, während es an manchen Orten, etwa in weiten Teilen des Mittelmeers, fast keine Gezeiten gibt.