Gezeiten und Gezeitendynamik

Die Gravitationskraft von Mond und Sonne erzeugt einen vorhersehbaren Rhythmus von steigenden und fallenden Meeren, aber es ist die Form der Ozeanbecken und die Rotation der Erde, die diese Kraft in die reiche Vielfalt der an der Küste beobachteten Gezeiten umwandelt.

Definition

Gezeiten sind das periodische Steigen und Fallen des Meeresspiegels, verursacht durch die Gravitationsanziehung von Mond und Sonne in Kombination mit der Erdrotation; Gezeitendynamik ist die Untersuchung, wie diese Kräfte die Bewegung des Ozeans antreiben.

Scope

Dieses Thema behandelt den gravitativen Ursprung der gezeitenerzeugenden Kräfte, die Gleichgewichts- und dynamischen Theorien der Gezeiten, die harmonischen Bestandteile, die für die Gezeitenprognose verwendet werden, die Bildung rotierender Gezeitensysteme (Amphidromien) in Ozeanbecken, die Verstärkung der Gezeiten in Flachmeeren und die daraus resultierenden Gezeitenströme.

Core questions

• Welche Gravitationskräfte erzeugen die Gezeiten?
• Warum versagt die Gleichgewichtstheorie bei der Vorhersage realer Gezeiten, und was ergänzt die dynamische Theorie?
• Wie werden Gezeiten aus harmonischen Bestandteilen vorhergesagt?
• Warum variieren Gezeitenhub und -zeitpunkt von Ort zu Ort so stark?

Key theories

Gezeitenerzeugende Kraft und Gleichgewichtsgezeit

Der Unterschied zwischen der Gravitationsanziehung des Mondes und der Sonne über die Erde und der Orbitalbeschleunigung erzeugt gezeitenerzeugende Kräfte, deren idealisierte Reaktion die Gleichgewichtsgezeit ist.

Dynamische Theorie und amphidromische Systeme

Da der Ozean nicht sofort reagieren kann, breiten sich Gezeiten als Wellen aus, die, abgelenkt durch die Corioliskraft und begrenzt durch Becken, um amphidromische Punkte mit nahezu null Amplitude rotieren.

Mechanisms

Mond und Sonne üben Gravitationskräfte aus, die über die Erde variieren und Gezeitenwülste erzeugen; während sich die Erde dreht und die Himmelskörper umkreisen, treiben diese Kräfte Gezeitenwellen an, die sich durch Ozeanbecken bewegen. Begrenzt durch Küstenlinien und abgelenkt durch die Corioliskraft, bilden die Wellen rotierende amphidromische Systeme, und in Flachmeeren und Buchten kann Resonanz die Amplitude dramatisch verstärken.

Clinical relevance

Die Gezeitenprognose ist wesentlich für die Navigation, den Hafenbetrieb und den Küstenschutz; Gezeitenströme verteilen Schadstoffe und Nährstoffe, treiben die Durchmischung an, transportieren Energie, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann, und tragen in Kombination mit Sturmfluten zum Küstenhochwasserrisiko bei.

History

Newton erklärte die gezeitenerzeugende Kraft und die Gleichgewichtsgezeit; Laplace formulierte die dynamischen Gezeitengleichungen, George Darwin entwickelte die harmonische Analyse, und Kelvin (William Thomson) baute die ersten Gezeitenprognosemaschinen, wodurch die noch heute genutzte präzise Gezeitenprognose etabliert wurde.

Key figures

• Isaac Newton
• Pierre-Simon Laplace
• George Darwin
• William Thomson

Seminal works

• pughWoodworth2014
• pinet2019

Frequently asked questions

Warum gibt es in der Regel zwei Hochwasser pro Tag?

Die gezeitenerzeugenden Kräfte erzeugen Wasserwülste sowohl auf der dem Mond zugewandten Seite der Erde als auch auf der gegenüberliegenden Seite, sodass die meisten Küsten, während sich der Planet dreht, täglich zwei Hoch- und zwei Niedrigwasser durchlaufen.

Was verursacht Spring- und Nippfluten?

Wenn Sonne und Mond ausgerichtet sind, addieren sich ihre Gezeitenkräfte zu großen Springfluten; wenn sie im rechten Winkel zueinander stehen, heben sich die Kräfte teilweise auf, was zu kleineren Nippfluten führt, die etwa alle zwei Wochen auftreten.