Zusammenhänge 

Gezeiten entstehen durch die Anziehungskraft von Mond und Sonne, variieren jedoch je nachdem, wo sich Mond und Sonne im Verhältnis zum Ozean befinden, während sich die Erde um ihre eigene Achse dreht. 

Da der Mond sich viel näher an der Erde befindet, hat der Mond eine stärkere Anziehungskraft auf die Gezeiten als die Sonne und daher ist der Mond die Hauptkraft, die die Gezeiten erzeugt.

Die Gezeiten wurden schon früh als Anziehungskraft von Mond und Sonne interpretiert. Diese Erklärungen stießen jedoch auf das Problem, dass sich das Meer nicht nur auf der Mondseite, sondern auch auf der gegenüberliegenden Seite hebt, was zu einer Hauptperiode von 12 Stunden statt 24 Stunden führt. 

Isaac Newton (1643-1727) war der erste, der dieses Paradoxon dank seiner Theorie der universellen Gravitation verstand, die er 1687 in seinem berühmten Werk Philosophiae Naturalis Principia  veröffentlichte. Die Gezeiten nehmen darin einen wichtigen Platz ein, da sie zu dieser Zeit der greifbarste Effekt der Anziehungskraft eines Körpers außerhalb der Erde waren. Newton erkannte zunächst, dass, wenn die Erde den Mond durch ihre Anziehungskraft in seiner Umlaufbahn hält, der Mond im Gegenzug eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf die Erde ausüben muss: Das ist das Prinzip von Aktion und Reaktion.  

Die Anziehungskraft des Mondes bewirkt, dass sich das Wasser sowohl auf der dem Mond am nächsten gelegenen Seite der Erde als auch auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten wölbt. Die Schwerkraft des Mondes wirkt stärker auf die Seite der Erde, die ihm am nächsten ist, wodurch sich der Ozean auf dieser Seite wölbt, während auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten die Zentrifugalkraft, die durch die gegenseitige Umkreisung von Mond und Erde entsteht, das Meerwasser nach außen zieht. Die Zentrifugalkraft ist dieselbe Kraft, die Fahrgäste an die Außenwände von sich drehenden Karussells drückt.

Unterdessen dreht sich die Erde weiter. Während sich die Erde dreht, bleiben die Wasserausbuchtungen in einer Linie mit dem Mond, während sich die Oberfläche des Planeten darunter bewegt. Ein bestimmter Punkt auf dem Planeten durchläuft sowohl die Ausbuchtungen als auch die Vertiefungen. 

Befindet sich ein bestimmter Ort an der Stelle einer Ausbuchtung, kommt es zu einer Flut. Befindet sich ein bestimmter Ort an der Stelle einer Vertiefung, kommt es zu einer Ebbe.

Während einer Planetenrotation bzw. einem Tag durchläuft ein bestimmter Ort sowohl beide Ausbuchtungen als auch beide Vertiefungen. Während die Erde 24 Stunden benötigt, um eine Rotation zu vollenden, muss sie sich anschließend noch weitere 50 Minuten drehen, um den umkreisenden Mond einzuholen. Deshalb ändern sich die Zeiten der Flut und der Ebbe jeden Tag geringfügig.

Sonne

Die Wirkung der Sonne kommt zu der des Mondes hinzu, wenn sie in derselben Richtung steht, haben wir Neumond.

Wenn die Sonne in entgegengesetzter Richtung steht, wäre das Vollmond.

Dies erklärt den beobachteten Wechsel zwischen Spring- und Nipptiden.

Die Anziehungskraft der Sonne ist stärker als die des Mondes, aber der Unterschied zwischen den beiden Seiten ist aufgrund der großen Entfernung geringer, was zu einem geringeren Gezeiteneffekt führt. So nimmt die Anziehungskraft mit dem Quadrat der Entfernung ab, während der entsprechende Gezeiteneffekt mit der dritten Potenz der Entfernung abnimmt. 

Wenn Sonne und Mond in einer Linie stehen, verstärken sie gegenseitig ihre Anziehungskraft und erzeugen überdurchschnittlich hohe Gezeiten, die als Springfluten bezeichnet werden. Dies geschieht, wenn sich der Mond entweder auf derselben Seite der Erde wie die Sonne oder direkt auf der gegenüberliegenden Seite der Erde befindet. 

Kleinere Gezeitenunterschiede als üblich, sogenannte Nippgezeiten, treten auf, wenn die Anziehungskraft der Sonne im rechten Winkel zur Anziehungskraft des Mondes steht. Die beiden Kräfte von Sonne und Mond heben sich gegenseitig auf und erzeugen eine Nippzeit.

Kontinentale Einflüsse

Wäre die Erde eine von Wasser bedeckte Kugel, könnte sich nur das Wasser frei über die Oberfläche des Planeten bewegen, und die beiden Gezeiten pro Tag wären an jedem Ort mehr oder weniger gleich. Aber die Kontinente behindern den Wasserfluss, wodurch dieser scheinbar einfache Tageszyklus etwas komplizierter wird.

Aufgrund der Behinderung durch die Kontinente gibt es an einigen Orten zwei Gezeiten pro Tag, die mehr oder weniger gleich hoch sind, sogenannte halbtägige Gezeiten, an anderen Orten gibt es eine Gezeit mit einer Höhe und eine zweite mit einer anderen Höhe, dass sind gemischte halbtägige Gezeiten und an wieder anderen Orten ist die Störung durch das Land so groß, dass es nur eine Flut und eine Ebbe pro Tag gibt.

Die lokale Geografie kann ebenfalls Einfluss auf das Verhalten der Gezeiten an einem Ort haben. An den Küsten von Inseln und Buchten kann es im Vergleich zu glatteren Küsten zu verzögerten Gezeiten kommen, da das Wasser durch enge Wasserwege fließen muss.

Gezeiten und Natur

Die Gezeitenzone sprich der Küstenbereich, der einen Teil des Tages von den Gezeiten überflutet wird, ist die Heimat vieler Meeresbewohner.

Es bedarf einer besonderen Reihe von Anpassungen, um ein Leben zu führen, das zur Hälfte von der Sonne verbracht und zur anderen Hälfte unter Wasser verbracht wird.

Darüber hinaus verspricht die auflaufende Flut ein ständiges Schlagen der Meereswellen. Trotzdem ist es ein Ort, an dem Arten gedeihen. Muscheln wie Strandschnecken, Miesmuscheln und Seepocken klammern sich an Felsen, Seesterne verkeilen sich in Spalten und Krabben verstecken sich in den Algen.

Die Amplitude der Gezeiten wird heute dank Altimetersatelliten mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich kartografiert. Diese durch die Corioliskraft verursachte Drehung erfolgt auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn.

Die Modulation der Gezeiten durch verschiedene astronomische Effekte lässt sich genauer als Summe von Anregungen mit unterschiedlichen Perioden ausdrücken, wobei jedoch der halbtägige Modus dominiert. Die Gezeitenwelle ist mit einer Geschwindigkeit von c=200 m/s während einer Periode von 12 Stunden unterwegs. Die Gezeitenwelle wird in Buchten des Ärmelkanals oft verstärkt. Kritisch wird es für Segler, wenn die Strömung entgegengesetzt zur Segelrichtung wirkt. Die einströmende Strömung wird durch die Coriolis-Kraft zur französischen Küste abgelenkt und entfernt sich bei Ebbe davon, Die Kraft der Meeresgezeiten wird dabei durch einen oszillierenden Schläger am Eingang des Ärmelkanals reproduziert. 

Mit den aktuellen numerischen Modellen lassen sich diese Gezeitenphänomene unter Berücksichtigung der Anregung und Ausbreitung mit einer Genauigkeit von etwa 1 cm reproduzieren und vorhersagen. Die größten Schwierigkeiten bestehen darin, die Reibung am Meeresboden unter turbulenten Bedingungen zu berücksichtigen. 

Die Gezeiten sind nicht der einzige Faktor, der den Meeresspiegel beeinflusst. Zunächst einmal stellt sich die Frage, ob cm-genaue Messungen in einem oft von meterhohen Wellen aufgewühlten Meer überhaupt sinnvoll sind. Der über mehrere Quadratkilometer gemittelte Pegel ist jedoch sehr gut definiert, auch wenn er an jedem einzelnen Punkt starken Schwankungen unterliegt. 

Der atmosphärische Druck ist nicht nur für den Swell verantwortlich, ein hoher Druck senkt lokal den Wasserstand, d.h. ein Überdruck von 10 hPa = 103 N/m2 führt durch einfaches hydrostatisches Gleichgewicht zu einem Absinken des Pegels um 10 cm (die Höhe h einer Wassersäule, deren Gewicht ρgh 103 N/m2 beträgt ρ≈103 kg/m3steht hier für die Dichte des Wassers.

Ein niedriger Druck lässt den Pegel ansteigen und erreicht einen Wert von einem Meter bei einem Luftdruck von 913 hPa, wie er im Zentrum extremer Hurrikane auftritt. Dieser Anstieg des Wasserspiegels verstärkt die Schäden und durch Wellen in Küstenregionen.

Ein zweiter, diesmal dynamischer Effekt ist auf die Reibungskraft des Windes zurückzuführen. Wenn dieser auf das Meer gerichtet ist, senkt diese Kraft den Wasserstand, im umgekehrten Fall drückt sie das Wasser hingegen an die Küste.

Bei starken Stürmen kann so ein Anstieg von etwa 1 m entstehen.

Das Zusammentreffen dieser Phänomene mit starken Gezeiten begünstigt das Brechen von Schutzdeichen und führt zu Überschwemmungen, wie beim Sturm „Xynthia”, der Frankreich im Februar 2010 heimgesucht hatte.