twitter google+ facebook

Fysikken bag tidevand

Pilene viser tidekraften, dvs. summen af månens tiltrækning og centrifugalkraften. Den stiplede linje viser, hvilken form jorden ville have, hvis den var lavet af vand. Niveauet er stærkt overdrevet.

Kraftbalancen

Tidevandet skyldes massetiltrækning fra andre himmellegemer, og her dominerer Månens virkning. Foruden månen skaber kun solen et tidevand af betydning. Bidraget fra solen er knap halvdelen af tidevandet hidrørende fra månen. Virkningen fra andre planeter eller stjerner er helt ubetydelig.

Ser man på jord-måne systemet som et hele, er det i balance. Månen holder sig (med små variationer) i fast afstand til Jorden. Den indbyrdes massetiltrækning opvejes af centrifugalkraften i månens rotation om jorden (egentligt om det fælles massemidtpunkt).

Mens centrifugalkraften er lige stor overalt på jorden, afhænger månens tiltrækningskraft af månens masse og dens afstand til det sted, man befinder sig. Afstanden til månen er ikke helt den samme overalt på jorden, og tidevandet har sin oprindelse i denne lille forskel, som skitseret på figuren.

Pilene på figuren viser tidekraften, dvs. summen af månens tiltrækning og centrifugalkraften. Den stiplede linje viser, hvilken form jorden ville have, hvis den var lavet af vand. Niveauet er stærkt overdrevet.

Månens tiltrækningskraft er størst i det punkt på jorden, der er tættest på månen, og mindst i det punkt, der er længst væk fra månen. Variationen er ialt cirka ±3 %. Centrifugalkraften er lige stor overalt på Jorden, og summen af de to kræfter - massetiltrækningskraft og centrifugalkraft - udgør tidekraften. I jordens centrum er de lige store og modsat rettede, så summen er nul. Alle andre punkter på jorden mærker tidekraften. Tæt på månen er massetiltrækningen større end centrifugalkraften, så tidekraften er rettet mod månen. Her får vi højvande. Længst væk fra månen er centrifugalkraften større end massetiltrækningen, så tidekraften er rettet væk fra månen Her får vi også højvande.

Tidekraften kan deles op på en lodret og en vandret komponent. Den lodrette del er ubetydelig sammenlignet med jordens egen tyngdekraft. Den vandrette del er af samme størrelsesorden som de øvrige drivkræfter for havstrømme.

Ligevægtstidevandet

Tidekraften er meget lille sammenlignet med jordens egen tyngdekraft, men mens tyngdekraften er præcis lodret (og ikke i sig selv giver anledning til havstrømme), har tidekraften en vandret komponent, som sætter tidestrømme i gang og flytter rundt på vandmasserne.

Tegningen til højre viser ligevægtstidevandet, som havoverfladen ville indstille sig i, hvis jorden overalt var dækket af et dybt ocean. Jorden formes ganske svagt som en amerikansk fodbold. Månens bidrag til ligevægtstidevandet er et højvande på 27 cm i de to yderpunkter.

Det halvdaglige tidevand skyldes Jordens rotation om sin egen akse. Står man på et fast punkt på jorden, så passerer man to højvandspunkter og to lavvandspunkter i døgnet. Månen følger i sin bane omkring jorden (1 gang rundt på 27,3 døgn) langsomt med i denne rotation. Derfor er perioden for måne-tidevandet lidt større end et halvt døgn.

 

 

Spring- og nipflod skitseret. Springtid forekommer ved fuldmåne og ved nymåne.

Spring- og nipflod

Solens betydning for tidevandet viser sig især ved, at den forstærker månens virkning, hver gang vi fra jorden ser solen og månen i samme retning (nymåne), eller når solen står i modsat retning af månen (fuldmåne). Det kaldes springflod og indtræffer cirka hver 14. dag. Ved springflod er højvandet højere end højvandernes gennemsnit og lavvandet lavere end lavvandernes gennemsnit. Derfor bliver der også størst forskel mellem højvande og lavvande.

Nipflod indtræffer mellem to springfloder, når retningen til solen er vinkelret på retningen til månen. Ved nipflod er højvandet lavere end gennemsnittet og lavvandet højere end gennemsnittet.

Ud over 14 dages-perioden er der en årlig variation i tidevandets styrke. Det sker ved forårsjævndøgn og ved efterårsjævndøgn, hvor jorden, solen og månen ligger i samme plan. Her er springfloden særlig markant.

Hertil kommer effekter i tidevandet, som skyldes, at månens bane om jorden ikke er cirkel men en ellipse, og tilsvarende for månens bane omkring jorden.

Det virkelige tidevand

Det virkelige tidevand afviger meget fra dette idealiserede billede. Havoverfladen indstiller sig ikke øjeblikkeligt i ligevægt med tidekraften. Der er landmasser, der blokerer for tidevandets rejse rundt om jorden. Vanddybden sætter en grænse mere for, hvor hurtigt tidevandsbølgen kan bevæge sig.

Når man kommer fra oceanet ind mod kysten, bliver vandet som regel mindre dybt. Det forstærker tidevandet, da en uændret transport af vand på de mindre vanddybder bevirker kraftigere strømme. Tidevandet bliver nogle steder så kraftigt, at strømmen kan være vanskelig eller helt umulig at navigere i (den såkaldte malstrøm).

I visse fjorde og indhave, fx Østersøen og Sortehavet, er forbindelsen til oceanet for snæver til, at tidevandet kan trænge ind. I andre fjorde kan forekomme resonans, så tidevandet bliver meget kraftigt, fx i Bay of Fundy (Se temaforsiden "Tidevand"!).