Gezeiten erklärt: Ebbe, Flut und Tidenhub

Gezeiten (auch Tiden genannt) sind Wasserbewegungen der Ozeane. Mond und Sonne verursachen sie zusammen mit der Erddrehung. An der Küste steigt und sinkt der Wasserstand dabei immer wieder.

Flut heißt: Das Wasser steigt. Ebbe heißt: Das Wasser sinkt. Beides sind Zeiträume, also Vorgänge. Hochwasser und Niedrigwasser sind dagegen Zeitpunkte: der Moment des höchsten und der Moment des tiefsten Wasserstandes. Die Flut ist deshalb nicht mit dem Hochwasser zu verwechseln. Im Alltag nennen manche Leute jeden niedrigen Wasserstand „Ebbe“. In der Fachsprache ist Ebbe aber das Sinken des Wassers.

Bei Ebbe wird an der Küste nach und nach Meeresboden freigelegt. Im Wattenmeer, zum Beispiel in der Nordsee, fällt dann das Watt trocken.

Den Unterschied zwischen hohem und niedrigem Wasserstand misst man als Tidenhub. Der Tidenstieg ist der Höhenunterschied von einem Niedrigwasser zum folgenden Hochwasser. Der Tidenfall ist der Höhenunterschied von einem Hochwasser zum folgenden Niedrigwasser. Der Tidenhub ist der Mittelwert aus beiden. Dafür zählst du beide Werte zusammen und teilst durch 2.

Mond und Sonne ziehen die Erde an, obwohl sie weit weg sind. Diese Anziehung wirkt aber nicht ganz gleichmäßig. Auf der Seite, die dem Mond gerade zugewandt ist, ist sie etwas stärker als im Durchschnitt. Auf der abgewandten Seite ist sie etwas schwächer als im Durchschnitt.

Diese Unterschiede wirken wie eine Streckung der Erde nach beiden Seiten: um je etwa 45 cm in Richtung Mond und entgegengesetzt dazu. Die Kräfte dahinter heißen Gezeitenkräfte. Sie sind am stärksten an den zwei gegenüberliegenden Punkten der Erdoberfläche, die dem Mond am nächsten und am weitesten von ihm entfernt liegen. Dort zeigt die Kraft senkrecht nach außen: am nahen Punkt direkt zum Mond hin, am fernen Punkt direkt vom Mond weg. Am kleinsten ist sie auf dem Kreis dazwischen. Bei großem Abstand liegt er in der Mitte, so wie der Äquator zwischen den Polen.

Die Gezeitenkraft ist sehr klein: Sie macht weniger als ein Zehnmillionstel der senkrecht wirkenden Erdanziehung aus. Trotzdem bringt sie das Meer in Bewegung. Das Heben der Erdoberfläche an den beiden Punkten ist dafür nicht die Hauptursache. Viel stärker wirken Strömungen, die vom waagerechten Teil der Gezeitenkraft angetrieben werden. Dieser Teil ist am stärksten in zwei Bändern, die mit 45° Winkelabstand von den beiden Punkten um die Erde laufen.

Die Erde dreht sich einmal am Tag. Ein Ort auf der Erde erreicht bei jeder Umdrehung zweimal einen Punkt mit größter und zweimal einen Punkt mit kleinster Gezeitenkraft. Darum wiederholt sich der Einfluss jeden Tag zweimal.

Beim Mond dauert dieser Rhythmus etwa 20 bis 30 Minuten länger als ein halber Tag. Der Grund: Der Mond läuft zusätzlich einmal im Monat um die Erde. Deshalb braucht ein Ort etwas länger von einem Höchststand des Mondes zum nächsten. Der Mond ist dabei der wichtigste Einfluss. Er allein bestimmt, wie lange die Tiden im Mittel dauern.

Das Ergebnis: Der Zeitabstand zweier aufeinander folgender Hochwasser beträgt etwa 12 h 25 min. Zwei solche Abstände ergeben 24 h 50 min. Das ist länger als ein Tag. Darum verschieben sich die Uhrzeiten von Hochwasser und Niedrigwasser von Tag zu Tag.

Das sind Mittelwerte. Starke Winde können die Zeiten von Hoch- und Niedrigwasser typischerweise um bis zu etwa 20 Minuten nach vorn oder hinten verändern.

Mond und Sonne üben beide Gezeitenkräfte aus, und diese addieren sich. Der Mond liefert den größeren Beitrag. Die Gezeitenkräfte der Sonne betragen im Mittel etwa 46 % derjenigen des Mondes. Das ist erstaunlich, denn die Sonne zieht die Erde fast 180-mal stärker an als der Mond. Die Gezeitenkraft nimmt aber mit der Entfernung schneller ab als die Anziehung selbst.

Bei Voll- und Neumond stehen Sonne und Mond von der Erde aus etwa auf einer geraden Linie. Beim Vollmond steht die Erde zwischen Sonne und Mond, beim Neumond steht der Mond zwischen Sonne und Erde. In beiden Fällen addieren sich die Wirkungen zu einer besonders großen Tide: der Springtide.

Bei Halbmond stehen Sonne und Mond rechtwinklig (90°) zueinander. Ihre Kräfte wirken dann in unterschiedliche Richtungen. So ergibt sich eine besonders kleine Tide: die Nipptide.

Weil der Mond einen Monat für seinen Umlauf braucht, gibt es etwa alle 14 Tage eine Springtide und etwa alle 14 Tage eine Nipptide. An der Küste kommt die Wirkung später an: In der Deutschen Bucht zum Beispiel um ein bis drei Tage nach der Stellung von Sonne und Mond. Normalerweise fällt eine Springtide kaum auf: Das Hochwasser läuft nur einige Zentimeter höher auf als sonst. Besonders bedrohlich ist es, wenn eine Sturmflut mit einer Springtide zusammenfällt. Bei einer Sturmflut erhöht der Wind den Wasserstand über das Normalmaß hinaus.

Die Höhe der Gezeiten ist nicht überall gleich. Die westliche Ostsee hat nur etwa 30 cm Tidenhub. Sie ist von den Ozeanen relativ abgeschnitten. An der deutschen Nordseeküste ist der Tidenhub deutlich größer. In den Unterläufen von Elbe und Weser, also in trichterförmigen Flussmündungen, beträgt er bis über vier Meter.

Die Küste formt die Gezeiten. Vor den Küsten ist das Wasser flacher als im tiefen Ozean. Dort läuft die Gezeitenwelle langsamer, und der Wasserstand steigt. In Buchten und Flussmündungen wird der Querschnitt enger. Das bremst die Welle weiter und macht sie höher. Das Prinzip ähnelt dem eines Tsunamis. Der Unterschied: Eine Gezeitenwelle entsteht nicht aus einem einzigen Stoß, sondern wird durch die wechselnde Gezeitenkraft immer wieder neu angeregt.

An steilen Küsten mit großer Wassertiefe ist der Tidenhub klein, weil die Welle nicht verlangsamt wird. Auch an vorgelagerten Inseln und Kaps ist er geringer als an der Festlandsküste.

Manchmal kommt eine Schwingung hinzu. Das Wasser schwappt in einer Bucht hin und her. Ist die Bucht gerade so lang, dass die zurücklaufende Welle auf einen neuen Wasserberg trifft, addieren sich beide. In der Bay of Fundy in Kanada findet sich deshalb der wahrscheinlich größte Tidenhub der Erde.

Auch die Zeiten unterscheiden sich. In der Nordsee laufen Ebbe und Flut in einer Kreiswelle herum. Darum gibt es Paare von Orten, bei denen an dem einen Hochwasser ist, wenn am anderen Niedrigwasser ist. Dazu kommt das Wetter: Starker Wind kann die Wasserstände um bis zu einige Meter verändern.