Gezeiten
Unter dem Begriff Gezeiten oder auch Tide versteht man das durch den Erdtrabanten, dem Mond, hervorgerufene regelmäßige Fallen und Steigen des Meeresspiegels.
Inhaltsverzeichnis
Ursache der Gezeiten
Mondanziehung, Zentrifugalkraft E_M_System
Fragt man nach Ursachen von Ebbe und Flut, so wird man schnell merken, daß sich dieses Thema noch mitten in einer Diskussion befindet. Da sich zwei Flutberge auf entgegengesetzten Punkten des Erdkörpers bilden und diese Orte auf der Verbindungsgeraden von Erde und Mond liegen, wird in der Hauptsache der Mond als Ursache angesehen. Der Einwand, daß auch die Sonne mit ihrer Massenanziehung eine Auswirkung haben könnte, wird dadurch entkräftet, daß das Verbleiben der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne voraussetzt, daß sich hier Anziehungskraft und Zentrifugalkraft die Waage halten und sich somit an jedem Ort gegenseitig aufheben. Der Drehpunkt des Erde-Mond-Systems liegt 11000km von der mondabgewandten Seite der Erde entfernt und befindet sich somit noch innerhalb des Erdkörpers. Es wirken sich letzten Endes nur Kräfte auf die Meeresflächen aus, die im Zusammenhang mit den beiden umlaufenden Flutbergen stehen müssen: Die Anziehungskraft des Mondes und die Zentrifugalkraft des Erde-Mond-Systems. Zuerst sollen die wirksamen Kräfte auf der mondzu- und mondabgewandten Seite untersucht werden. Nach dem Gravitationsgesetz errechnet sich der Betrag der Massenanziehung nach der Formel:
F_g=Y*m_1*m_2/r_²
Die Mondanziehung würde sich dann nach folgender Formel berechnen:
F_gm=Y*m*m_m/r_m²
| Hierbei sind: |
| Gravitationskonstante Y=6,67*10^(-11)m³/s²kg |
| Mondmasse m_m=7,36*10^22kg |
| Mittlerer Bahnradius (Abstand des Mondes) r_m=3,84*10^8m |
| Angezogene Masse m=1kg |
F_m=6,67*10^(-11)*1*7,36*10^22/(3,84*10^8)²=33,29µN
Das Erde-Mond-System rotiert in 27,3215 Tagen um seinen Drehpunkt, der sich innerhalb des Erdkörpers 4700km von der Erdachse befindet. Die Zentrifugalkraft errechnet sich nach der Formel:
F_z=m*v²/r, wobei v=omega*r und omega=2*pi/T und v=2*pi*r/T ist. Somit gilt die Formel:
F_z=4*pi²*m*r/T²
Für den Punkt auf der mondabgewandten Seite gilt dann mit r_ab=4700km + 6370km=11070km
F_zab=4*pi²*1*1,107*10^7/(27,3215*24*3600)²=78,4279µN
Für den Punkt auf der mondzugewandten Seite gilt dann mit r_zu=6370km-4700km=1670km
F_zzu=4*pi²*1*1,67*10^6/(27,3215*24*3600)²=11,83µN
Somit errechnet sich eine wirksame Kraft für die Flut auf der mondabgewandten Seite von:
F_ab=F_zab-F_m , eingesetzt: F_ab=78,4279µN-33,29µN=45,1379µN
Somit errechnet sich eine wirksame Kraft für die Flut auf der mondzugewandten Seite von:
F_zu=F_zzu+F_m, eingesetzt: F_zu=11,83µN+33,29µN=45,12µN
Diese Kräfte wirken senkrecht nach oben zur Wasseroberfläche.
Erdrotation und Schwerkraft
Eine der Sachlogik entsprechende Antwort wäre hier, dass sich Erdanziehungskraft und Zentrifugalkraft durch die Erdrotation stark auswirken. Das einzelne - kleine - Wasservolumen „schwebt“ im umgebenden Meer. Erst wenn ein Meeresvolumen als Welle aus dem umgebenden Wasser aufgrund seines Bestrebens seinen Bewegungszustand beizubehalten, herausgeschoben wird, kommt es zu einer Auswirkung der Erdanziehungskraft, so daß die Höhe der Welle begrenzt bleibt. Auf die Höhe solcher Wellen haben sowohl die resultierende Schwerkraft als auch die wirksame Umfangsgeschwindigkeit Einfluss. Wenn der Mond die Erdanziehungskraft mindert, werden die Wellen weniger stark in ihrer Höhe begrenzt. Wenn auf der mondabgewandten Seite die Umfangsgeschwindigkeit durch die Erdrotation überlagert wird durch die des Erde-Mond-Systems kommt es zu einem stärkeren Herausschieben der Wellen. Somit wird man auf der mondzugewandten als auch auf der mondabgewandten Seite eine im Schnitt höhere Meeresfläche aufgrund der Dünung haben. Da diese gehobenen Meeresflächen aufgrund der Stellung des Mondes umlaufen, schieben sich solche zusätzlichen Wasservolumina gegen die Küsten und bewirken die Flut.
Andere Erklärungen der Ursachen
Das Thema ist in unterschiedlichen Foren schier endlos debattiert worden. Dabei wurden sehr unterschiedliche Erklärungen für die Ursachen der Meeresgezeiten besprochen. Einige Wissenschaftler argumentieren mit der Verformung des Erdkörpers, welche ungefähr 50 cm beträgt, wenn der Mond „drüber“ steht. Auf den Erddurchmesser bezogen sollte diese Anhebung vernachlässigbar gering sein. Teilweise wurde über Strömungen gesprochen, die über ein Viertel des Erdballes die Wassermassen verschieben sollen, was dann aufgrund der Zeitberechnung kaum machbar zu sein scheint. Teilweise wird auch von einem Schwingungszustand der Meere gesprochen, welcher durch die Einwirkung der zusätzlichen Kräfte hervorgerufen wird. Last not Least, sollte auch erwähnt werden, dass sich Wasser fast ohne Strömung schieben lässt, d.h. eine Änderung des Druckzustandes an einer Stelle pflanzt sich mit hoher Geschwindigkeit über sehr große Entfernungen bis zu einem anderen Ort fort.
