Wie entstehen Ebbe und Flut? Die unsichtbare Kraft des Mondes

Bei einem Morgenspaziergang an der Nordsee kann das Wasser kilometerweit zurückgewichen sein – und wenige Stunden später steht derselbe Strand komplett unter Wasser. Dieses regelmäßige Atmen des Meeres nennen wir Gezeiten oder Tiden, mit Ebbe und Flut. Hinter dieser gewaltigen Wasserbewegung steckt die unsichtbare Anziehung des rund 384.000 Kilometer entfernten Mondes.

Wie zieht der Mond an den Ozeanen?

Jeder Körper im Universum zieht jeden anderen durch Schwerkraft an, und diese Anziehung nimmt mit der Entfernung schnell ab. Der Mond zieht die Erde und alles auf ihr an. Weil die Erde aber ein großer Körper von rund 12.700 Kilometern Durchmesser ist, ist seine Anziehung nicht überall gleich:

• Die dem Mond zugewandte Seite ist rund 6.400 Kilometer näher und wird am stärksten angezogen.
• Der Erdmittelpunkt wird mittelstark angezogen.
• Die abgewandte Seite wird am schwächsten angezogen.

Entscheidend ist nicht die Anziehung selbst, sondern dieser Unterschied – die Gezeitenkraft.

Warum gibt es zwei Flutberge?

Ein Flutberg auf der mondnahen Seite leuchtet ein. Doch auch auf der gegenüberliegenden Seite der Erde wölbt sich das Wasser – der rätselhafteste Teil der Gezeiten.

Man kann es sich so vorstellen:

• Das Wasser auf der nahen Seite wird stärker angezogen als der Erdmittelpunkt und verschiebt sich zum Mond hin.
• Der Erdmittelpunkt wird stärker angezogen als das Wasser auf der fernen Seite – die Erde selbst wird also zum Mond gezogen und lässt das Wasser dort zurück.

So nehmen die Ozeane eine leicht gestreckte Form entlang der Linie zum Mond an: zwei Flutberge, einer zum Mond hin, einer genau gegenüber, dazwischen zwei Täler.

Zweimal Flut, zweimal Ebbe

Die Erde dreht sich etwa alle 24 Stunden um sich selbst und trägt die Küsten nacheinander durch Berge und Täler:

• Unter einem Flutberg steigt das Wasser (Flut, Hochwasser).
• Unter einem Tal fällt es (Ebbe, Niedrigwasser).

Doch der Mond bleibt nicht stehen, sondern umkreist die Erde in dieselbe Richtung. Deshalb dauert es nicht 24 Stunden, sondern etwa 24 Stunden und 50 Minuten, bis eine Küste wieder dieselbe Stellung zum Mond erreicht. An den meisten Küsten liegen zwei Hochwasser daher rund 12 Stunden und 25 Minuten auseinander, und die Gezeiten verschieben sich täglich um etwa 50 Minuten.

Die Rolle der Sonne: Spring- und Nippflut

Die Sonne ist viel massereicher als der Mond, aber viel weiter entfernt. Weil die Gezeitenkraft mit der Entfernung noch schneller abnimmt als die Schwerkraft selbst, beträgt die Gezeitenwirkung der Sonne nur etwa die Hälfte der des Mondes. Trotzdem verändert sie die Stärke der Gezeiten spürbar.

• Springflut (Springtide): Bei Voll- und Neumond stehen Sonne, Erde und Mond in einer Linie, ihre Gezeitenkräfte addieren sich. Hochwasser fallen höher aus, Niedrigwasser tiefer.
• Nippflut (Nipptide): Bei Halbmond bilden Sonne und Mond mit der Erde einen rechten Winkel. Die Kräfte heben sich teilweise auf, der Tidenhub ist am kleinsten.

Dieser Wechsel wiederholt sich etwa alle zwei Wochen im Takt der Mondphasen – mehr dazu in Warum verändert der Mond seine Form?.

Warum ist es nicht überall gleich?

Im offenen Ozean beträgt der Tidenhub theoretisch nur etwa einen halben Meter. An den Küsten schwankt er dagegen enorm – je nach Küstenform und Wassertiefe:

Trichterförmige Buchten bündeln die einlaufende Gezeitenwelle und verstärken sie. In der Bay of Fundy kommt hinzu, dass die natürliche Schwingungsdauer des Wassers fast genau dem Gezeitenrhythmus entspricht – es entsteht Resonanz, wie beim Anschubsen einer Schaukel im richtigen Moment.

Nordsee mit Ebbe, Ostsee fast ohne

An der deutschen Küste zeigt sich der Unterschied besonders deutlich:

• Die Nordsee ist ein Randmeer des Atlantiks und weit zu ihm hin offen. Die Gezeitenwelle läuft gegen den Uhrzeigersinn um die Nordsee herum und erreicht die deutsche Küste mit einem Tidenhub von 2 bis fast 4 Metern – am Jadebusen bei Wilhelmshaven gehört er zu den höchsten.
• Die Ostsee ist nur über die schmalen dänischen Meerengen mit der Nordsee verbunden. Die Gezeitenwelle gelangt kaum hinein, der Tidenhub liegt meist bei wenigen Zentimetern. Wind und Luftdruck verändern den Wasserstand dort oft viel stärker.

Das Wattenmeer an der Nordseeküste von den Niederlanden bis Dänemark existiert nur wegen der Gezeiten: Zweimal täglich fallen dort riesige Flächen trocken und werden wieder überflutet. Als größtes zusammenhängendes Wattgebiet der Welt ist es UNESCO-Weltnaturerbe und Lebensraum für unzählige Würmer, Muscheln, Krebse und Zugvögel.

Erstaunliche Folgen der Gezeiten

Gezeiten bewegen nicht nur das Meer:

• Auch das Land bewegt sich: Der Mond verformt auch die feste Erdkruste. Wo immer du bist, hebt und senkt sich der Boden täglich unbemerkt um einige Dutzend Zentimeter.
• Die Erde wird langsamer: Die Reibung der Gezeiten am Meeresboden bremst die Erdrotation. Pro Jahrhundert werden die Tage etwa 2 Millisekunden länger; zur Zeit der Dinosaurier war ein Tag deutlich kürzer als 24 Stunden.
• Der Mond entfernt sich: Dieselbe Wechselwirkung überträgt Energie auf den Mond und schiebt ihn jährlich etwa 3,8 Zentimeter weiter hinaus – gemessen mit Laserstrahlen, die an Spiegeln der Apollo-Missionen reflektiert werden.

Energie aus den Gezeiten

Gezeiten sind äußerst regelmäßig und jahrelang im Voraus genau berechenbar – eine verlässliche erneuerbare Energiequelle. Das Kraftwerk La Rance in Frankreich erzeugt seit 1966 Strom aus Gezeitenströmungen, das südkoreanische Kraftwerk am Sihwa-See gehört zu den größten der Welt. Solche Anlagen lohnen sich aber nur an wenigen Küsten mit sehr großem Tidenhub.

Kurz gesagt

Gezeiten entstehen, weil Mond und Sonne die nahe und die ferne Seite der Erde unterschiedlich stark anziehen. Dieser Unterschied erzeugt zwei Flutberge, und weil sich die Erde dreht, erleben Küsten zweimal täglich Flut und Ebbe. Bei Voll- und Neumond gibt es Springflut, bei Halbmond Nippflut. Die Form der Küste bestimmt den Tidenhub – deshalb fällt an der Nordsee das Watt trocken, während die Ostsee kaum Gezeiten kennt.