Door Chris Deziel, bijgewerkt op 24 maart 2022

Yinwei Liu/Moment/GettyImages

Vanaf de vroegste dagen van menselijke observatie hebben mensen de beweging van de maan in verband gebracht met de ritmische opkomst en ondergang van de oceaan. Het was Isaac Newton die deze relatie wiskundig verklaarde en onthulde dat de getijden in de eerste plaats een product zijn van de zwaartekracht.

De dominante rol van de maan

Zwaartekracht is de belangrijkste aanjager van getijden, maar de rotatie van de aarde zelf voegt daar een cruciale centrifugale component aan toe. Terwijl de planeet draait, wordt water naar buiten geduwd, vergelijkbaar met hoe water wegstroomt van een draaiende sprinkler. De zwaartekracht van de aarde zorgt ervoor dat het water niet naar de ruimte kan ontsnappen.

Wanneer de middelpuntvliedende kracht in wisselwerking staat met de zwaartekracht van de maan en de zon, ontstaan er eb en vloed. Deze interactie is de reden waarom de meeste kustlocaties elke dag twee keer hoogwater ervaren.

Waarom de maan de zon verslaat

De zwaartekrachtwet van Newton stelt dat de kracht tussen twee massa's evenredig is met hun massa en omgekeerd evenredig met het kwadraat van hun afstand:

F =Gm₁m₂/d²

Hoewel de zon ongeveer 27 miljoen keer zwaarder is dan de maan, staat hij ongeveer 400 keer verder weg. Wanneer beide effecten in ogenschouw worden genomen, is de zwaartekracht van de maan op de aarde ongeveer tweemaal zo groot als die van de zon.

Tijdens een nieuwe maan staan de zon en de maan aan dezelfde kant van de aarde, waardoor hun gecombineerde aantrekkingskracht wordt versterkt en de hoogste getijden van de maand worden geproduceerd, bekend als springtij. Bij volle maan daarentegen worden de zon en de maan aan weerszijden geplaatst, waardoor het getijdenverschil enigszins wordt verkleind.

Het aarde-maansysteem en de middelpuntvliedende krachten

De aarde en de maan draaien rond een gemeenschappelijk massacentrum, het zwaartepunt, dat zich ongeveer 1.068 mijl (1.719 km) onder het aardoppervlak bevindt. Deze onderlinge baan genereert een extra centrifugaal effect, net zoals een bal aan een kort touwtje ronddraait.

De gecombineerde krachten creëren een permanente uitstulping in de oceanen. Op elk punt op aarde kan het getijdenpatroon als volgt worden samengevat:

• Middernacht: Als je naar de maan kijkt, zorgen de aantrekkingskracht van de maan en de centrifugale uitstulping samen voor een vloed.
• 6.00 uur en 18.00 uur: Loodrecht op de lijn aarde-maan werkt de zwaartekracht de uitstulping tegen, wat resulteert in eb.
• Middag: Tegenover de maan kan de zwakkere trekkracht de uitstulping niet volledig opheffen, waardoor er een tweede vloed optreedt, iets lager dan de eerste.

De gemiddelde beweging van de maan van 13,2° per dag betekent dat het eerste hoogtij elke dag ongeveer 50 minuten later verschuift.

De complementaire invloed van de zon

Hoewel het getijdeneffect van de zon ongeveer half zo sterk is als dat van de maan, is het essentieel voor nauwkeurige getijdenvoorspellingen. Door de krachten te visualiseren als overlappende ‘bubbels’, is de bel van de maan tweemaal zo groot als die van de zon. Deze bellen interfereren, soms versterkend en soms opheffend, en geven vorm aan het uiteindelijke getijdenpatroon.

De geografie van de aarde en de getijdenvariatie

Echte getijden verschillen van de geïdealiseerde bel omdat de aarde geen perfecte waterbol is. Landmassa's beperken het water in bassins, en factoren zoals wind, waterdiepte, kustlijnvorm en het Coriolis-effect beïnvloeden het getijdengedrag verder.

Als gevolg hiervan ervaren veel Atlantische kusten dagelijks twee hoge getijden, terwijl veel locaties in de Stille Oceaan er maar één hebben.

Ecologische en energie-impact

Regelmatige eb en vloed veranderen kustlijnen, verplaatsen sediment en veranderen voortdurend kustlijnen. Mariene organismen zijn geëvolueerd om te gedijen in deze voorspelbare omstandigheden, en menselijke activiteiten zoals de visserij hebben zich al lang aangepast aan de getijdencyclus.

Getijden vertegenwoordigen ook een krachtige hernieuwbare energiebron. Apparaten die gebruik maken van de getijdenbeweging – via turbines in getijdengebieden of dammen die lucht samenpersen met de waterstroom – kunnen aanzienlijke elektriciteit opwekken. Omdat water een veel grotere dichtheid heeft dan lucht, kunnen getijdenturbines aanzienlijk meer energie produceren dan windturbines van vergelijkbare grootte.