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Geographie · G10 · Dynamische Erde und Meere

Ebbe und Flut

An der Nordseeküste steigt und fällt das Wasser zweimal am Tag um mehrere Meter. Wer im Watt wandert, muss deshalb den Gezeitenkalender kennen. Schuld sind der Mond und, etwas schwächer, die Sonne. Hier siehst du die Erde von oben mit zwei Flutbergen und einen Küstenort, der sich mit der Erde unter ihnen hindurchdreht.

So gehst du vor

  1. 1Lass die Zeit laufen oder stelle die Uhrzeit ein. Der grüne Küstenort dreht sich mit der Erde; unten entsteht seine Pegelkurve.
  2. 2Der blaue Strich am Küstenort zeigt, wie hoch das Wasser dort gerade steht. Lies in der Pegelkurve ab, wann Hochwasser ist.
  3. 3Stelle mit „Tag im Mondmonat“ eine andere Mondstellung ein oder ziehe den Mond auf seiner Bahn. Die Flutberge folgen dem Mond.
  4. 4Wähle „Mond und Sonne“ und vergleiche den Tidenhub bei Neumond, Halbmond und Vollmond.
  5. 5Vergleiche unten mit einer echten Messung an der Nordsee: Tippe in die Kurve, um Uhrzeit und Wasserstand abzulesen, und lege das Modell darüber.

Die Erde von oben (über dem Nordpol)

SonneGezeiten der Sonne ausgeschaltetNordpol12 Uhr18 Uhr0 Uhr6 UhrFlutbergFlutbergKüstenortMondnicht maßstäblich, Flutberge stark übertrieben

Die Erde dreht sich gegen den Uhrzeigersinn, einmal in 24 Stunden; die Uhrzeiten zeigen, wo gerade Mittag und Mitternacht ist. Der Mond läuft in 29,5 Tagen einmal um die Erde, gemessen von Neumond zu Neumond. Im Modell steht der Mond über dem Äquator, und der Küstenort liegt am Äquator.

Pegel am Küstenort: zwei Tage

Mittelwasser2:318:4414:5721:093:229:3515:4722:000 Uhr6 Uhr12 Uhr18 Uhr0 Uhr6 Uhr12 Uhr18 Uhr0 UhrTag 3Tag 4Wasserstand (Modell)hochtief

Hochwasser am Tag 3: 2:31 Uhr und 14:57 Uhr; am Tag 4: 3:22 Uhr und 15:47 Uhr.

Jetzt am Küstenort

Flut: Das Wasser steigt
Uhrzeit (Ortszeit)0:00 Uhr
Tag im Mondmonat3 (zunehmende Sichel)
nächstes Hochwasser2:31 Uhr
Tidenhub (Mond allein = 100 %)100 %

Uhrzeit

0:00 Uhr

Tag im Mondmonat (Mondstellung)

Tag 3

Gezeiten erzeugt von

Tidenhub im Lauf eines Monats

0 %50 %100 %150 %051015202530Tage seit Neumond

Tippe in das Diagramm, um zu einem Tag zu springen. Der Tidenhub ist auf den Wert bezogen, den der Mond allein erzeugt; die Gezeitenwirkung der Sonne ist im Modell 0,46-mal so groß wie die des Mondes.

Warum gibt es zwei Flutberge?

ErdeMondmondnahErdmittemondfernSchritt 1: So stark zieht der Mond an drei StellenModell: Mond viel zu nah gezeichnet (4 statt 60 Erdradien), Unterschiede stark übertrieben.
Der Mond zieht alles auf der Erde an. Je näher etwas am Mond ist, desto stärker zieht er. Auf der mondnahen Seite zieht er also stärker als in der Erdmitte, auf der mondfernen Seite schwächer.

Im echten Abstand von etwa 60 Erdradien sind die Unterschiede auf beiden Seiten fast gleich groß; deshalb sind beide Flutberge fast gleich hoch. Im offenen Ozean sind sie weniger als einen Meter hoch.

Tidenhub an echten Küsten

0 m4 m8 m12 m16 mOstsee (z. B. Kiel)wenige ZentimeterDeutsche Nordseeküsteetwa 1,5 bis knapp 4 mBay of Fundy (Kanada)bis etwa 16 mRichtwerte, gerundet (Skript G10)

Wie groß der Tidenhub ist, hängt stark von der Form der Küste und des Meeresbodens ab. In langen, trichterförmigen Buchten staut sich das Wasser; die Ostsee ist fast abgeschlossen, die Gezeitenwelle kommt kaum hinein. Hochwasser ist an echten Küsten außerdem meist einige Stunden später, als das Modell zeigt.

Echte Messung: Pegel Cuxhaven

Wasserstand an der Elbmündung, gemessen vom 10. Oktober bis 8. November 2026. Oben der ganze Monat mit den Mondphasen, unten die zwei markierten Tage.

−3 m−2 m−1 m0 m1 m2 m3 m4 m10.10.15.10.20.10.25.10.30.10.4.11.
−2 m−1 m0 m1 m2 m3 m4 m0 Uhr6 Uhr12 Uhr18 Uhr0 Uhr6 Uhr12 Uhr18 Uhr0 UhrDi 27.10.Mi 28.10.1:008:0113:4520:152:038:3513:5421:05Wasserstand in m über NHN, Zeit in MEZ

Tippe in die Kurve, um Uhrzeit und Wasserstand abzulesen.

gemessen Mond steht im Süden Mond steht im Norden (unter dem Horizont)

Tippe in den Monat, um zwei andere Tage zu wählen; in der unteren Kurve kannst du den Finger auch waagerecht ziehen. Daten: PEGELONLINE, Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV), Pegel Cuxhaven Steubenhöft (5990020), ungeprüfte Rohdaten, Lizenz: Datenlizenz Deutschland – Zero – Version 2.0; hier jeder zehnte Minutenwert. Mondphasen und Mondstand berechnet.

Pegel

Zwei Tage im Detail

Di 27.10. bis Mi 28.10.

Hoch- und Niedrigwasser

Zeit (MEZ)WasserstandTidenhub
▲ Di 27.10. 1:001,63 m2,96 m
▽ Di 27.10. 8:01−1,90 m3,53 m
▲ Di 27.10. 13:451,52 m3,42 m
▽ Di 27.10. 20:15−1,60 m3,12 m
▲ Mi 28.10. 2:032,13 m3,73 m
▽ Mi 28.10. 8:35−0,92 m3,05 m
▲ Mi 28.10. 13:542,55 m3,47 m
▽ Mi 28.10. 21:05−1,10 m3,65 m

▲ Hochwasser, ▽ Niedrigwasser; Tidenhub: Unterschied zum vorigen Hoch- bzw. Niedrigwasser.

Zeit zwischen zwei Hochwassern in diesen zwei Tagen im Mittel: 12 h 18 min

Aufträge

  1. Stelle Tag 3 und 0 Uhr ein und lass die Zeit mit „3 h je s“ laufen. Beschreibe, wie oft der Küstenort an einem Tag Hochwasser hat und wo er dann steht.
  2. Lies in der Pegelkurve die Hochwasserzeiten an zwei aufeinanderfolgenden Tagen ab. Bestimme, um wie viel sich das Hochwasser von Tag zu Tag verspätet, und erkläre die Verspätung mit dem Bild von oben.
  3. Schau dir das Kräftebild in beiden Schritten an. Erkläre, warum es auch auf der Seite der Erde, die vom Mond weg zeigt, einen Flutberg gibt.
  4. Wähle „Mond und Sonne“ und springe zu Neumond, erstem Viertel und Vollmond. Vergleiche den Tidenhub und erkläre die Unterschiede mit den Begriffen Springtide und Nipptide.
  5. Bestimme im Monatsdiagramm, wie oft es in einem Mondmonat Springtide gibt und wie viele Tage zwischen zwei Springtiden liegen.
  6. Wähle „nur Sonne (Gedankenexperiment)“. Beschreibe, wann es dann Hochwasser gäbe und wie groß der Tidenhub wäre. Begründe damit, dass vor allem der Mond die Gezeiten bestimmt.
  7. Erkläre, warum der Tidenhub in der Ostsee nur wenige Zentimeter beträgt, in der Bay of Fundy aber bis etwa 16 m, obwohl Mond und Sonne überall gleich stark ziehen.
  8. Echte Messung, Pegel Cuxhaven: Wähle „um die Springtide“, lies ein Hochwasser und das folgende Niedrigwasser ab und bestimme den Tidenhub. Wiederhole das „um die Nipptide“ und vergleiche mit dem Modell oben.
  9. Bestimme in der Messung die Zeit zwischen zwei Hochwassern an mehreren Tagen und vergleiche mit dem Modell.
  10. Lege das Modell über die Messung. Beschreibe, wann im Modell Hochwasser ist. Verschiebe das Modell, bis die Hochwasser möglichst gut zusammenpassen, erst für Cuxhaven, dann für Helgoland. Vergleiche und erkläre, warum das Hochwasser in Helgoland früher kommt.
  11. Vergleiche in Cuxhaven, wie lange das Wasser steigt (Flut) und wie lange es fällt (Ebbe), und vergleiche zwei aufeinanderfolgende Hochwasser. Nenne zwei Unterschiede zum Modell.
  12. Vergleiche im Monatsbild den Tidenhub mit den Mondphasen: Wann ist Springtide, wann Nipptide? Beschreibe, was am 25. und 26. Oktober anders ist, und erkläre.

Theorie: Kapitel „Das System Meer: Salz, Strömungen, Gezeiten“, Abschnitt „Gezeiten“, im Skript G10 Dynamische Erde und Meere. Wie die Mondphasen entstehen: Mondphasen und Finsternisse. Was das Wasser in den Ozeanen sonst noch bewegt: Meeresströmungen und Förderband. Wie die Anziehung mit dem Abstand abnimmt: Gravitationsfeld.

Modell: Wasserstand am Küstenort = cos 2(Richtung des Orts − Richtung zum Mond) + 0,46 · cos 2(Richtung des Orts − Richtung zur Sonne). Die Zahl 0,46 folgt aus Masse und Abstand von Sonne und Mond (die Gezeitenwirkung wächst mit der Masse und nimmt mit der dritten Potenz des Abstands ab; Daten: NASA). Synodischer Monat 29,53 Tage. Nicht im Modell: Verspätung des Hochwassers an echten Küsten, unterschiedlich hohe Hochwasser durch die Neigung der Mondbahn, Einfluss von Wind und Küstenform.

Üben in minærva noctua

Fragen und Aufgaben zu den passenden Abschnitten im Skript: