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Gezeiten

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Die Autor/-innen
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Sandra Haufe
Gezeiten
lernst du in der Sekundarstufe 2. Klasse - 3. Klasse - 4. Klasse

Beschreibung Gezeiten

Was sind Gezeiten?

Gezeiten Definition

Gezeiten ist einfach nur ein anderes Wort für Ebbe und Flut, also die Bewegung des Wassers durch die Wechselwirkung von Erde, Mond und Sonne. Ebbe bezeichnet dabei die Zeit, in der sich das Wasser von den Küsten zurückzieht und der Wasserpegel sinkt. Wenn das Wasser wieder zurückkommt, und der Pegel immer höher wird, nennt man das Flut. Ebbe und Flut treten jeden Tag zweimal auf. Den Höhenunterschied des Meeresspiegels nennt man Tidenhub.

Wie entstehen Gezeiten?

Die Bewegung von Erde und Mond

Um die Entstehung der Gezeiten zu verstehen, müssen wir uns zunächst einmal das System aus Erde und Mond anschauen. Du weißt sicher, dass der Mond die Erde umkreist und dafür etwa 28 Tage braucht. Allerdings ist dieses Bild nicht ganz richtig, sondern eine Vereinfachung. Eigentlich drehen sich Mond und Erde um einen gemeinsamen Schwerpunkt. Der liegt allerdings noch im Inneren der Erde, weil diese viel schwerer ist als der Mond. Die Erde bewegt sich also bezogen auf das System Erde - Mond auf einem viel kleineren Radius, als der Mond.

Gezeiten, Drehung um Schwerpunkt Erde-Mond

Gezeiten: Trägheitskräfte

Du kannst dir die Drehung um den gemeinsamen Schwerpunkt ein bisschen so vorstellen, wie bei zwei Menschen, die sich an den Händen fassen und umeinander drehen. Aufgrund von Trägheit entstehen dabei Fliehkräfte und es fühlt sich an, als würdest du nach außen „gezogen”. Genau dasselbe passiert auf der Erde. Diese Kräfte wirken grundsätzlich auf die gesamte Erde, auch auf die Erdkruste. Von diesen Erdgezeiten bekommst du allerdings normalerweise nicht viel mit. Anders ist das bei den Wassermassen in den Ozeanen und Meeren.

Gezeiten: Gravitationskraft

Diese Fliehkräfte sind aber nicht die einzige Ursache für die Gezeiten. Eine wichtige Rolle spielen auch die Gravitationskräfte zwischen Erde und Mond. Sie wirken anziehend zwischen beiden Körpern und sind der Grund dafür, dass der Mond an die Erde gebunden ist. Dabei zieht nicht nur die Erde den Mond an, sondern auch umgekehrt. Allerdings ist die Stärke der Anziehung nicht überall auf der Erde gleich, weil die Gravitationskraft vom Abstand abhängt. Die mondabgewandte Seite spürt sie deswegen weniger, als die mondzugewandte Seite.

Gezeiten Erklärung

Wenn wir jetzt die Kombination der beiden Phänomene betrachten, erhalten wir zwei Flutberge: Einen auf der mondzugewandten Seite, und eine auf der mondabewandten Seite. Das sieht dann so aus:

Gezeiten Physik, Einfluss von Gravitation und Fliehkraft

Jetzt müssen wir natürlich auch noch berücksichtigen, dass sich die Erde um sich selbst dreht, und zwar einmal in $24~\text{h}$. Dabei dreht sich die Erdoberfläche unter den Flutbergen hinweg. Deswegen gibt es jeden Tag zweimal Ebbe und Flut: Der höchste Stand der Flut herrscht immer da, wo gerade die Flutberge sind, und der niedrigste Stand der Ebbe genau zwischen den zwei Bergen. Der genaue Zeitpunkt der Gezeiten verschiebt sich allerdings jeden Tag ein bisschen, und das liegt daran, dass sich ja der Mond um die Erde dreht. Dafür braucht er 28 Tage. Nach einem Tag hat er sich also um $\frac{1}{28}$ seiner Bahn weiterbewegt. Deswegen muss sich die Erde aber auch um $\frac{1}{28}$ ihrer Eigendrehung weiter drehen, damit der Mond an derselben Position steht. Der genaue Zeitpunkt von Ebbe und Flut verschiebt sich deshalb jeden Tag um ungefähr $\frac{1}{28}$-Tag, also etwa $52$ Minuten.

Spring- und Nippflut

Bisher haben wir die Wirkung der Sonne nicht betrachtet. Ihre Anziehung wirkt natürlich auch auf die Erde und beeinflusst die Gezeiten. Das äußert sich besonders stark während der Spring- und Nippfut, wenn Sonne, Erde und Mond in bestimmten Winkeln zueinander stehen.

Springflut

Bei Neumond und Vollmond stehen Erde, Mond und Sonne in einer geraden Verbindungslinie. Bei Neumond liegt der Mond genau zwischen Sonne und Erde, und so verstärkt die Gravitationsanziehung der Sonne die Anziehung des Mondes, und verursacht so einen besonders hohen Flutberg. Steht der Vollmond auf der gegenüberliegenden Seite, verstärkt die Anziehung der Sonne stattdessen die Fliehkraft auf der mondabgewandten Seite der Erde, und sorgt auch hier für einen besonders hohen Flutberg. In beiden Fällen ist der Unterschied zwischen Ebbe und Flut besonders stark. Deswegen spricht man auch von einer Springflut oder Springtide.

Gezeiten, Springflut bei Neumond

Nippflut

Bei Halbmond stehen Sonne und Mond in einem 90° Winkel zueinander. Die Anziehungskraft der Sonne wirkt deswegen den Gezeitenkräfte durch den Mond entgegen, denn sie zieht die Flutberge in Richtung der Talseite. Es kommt zu einer Nippflut oder Nipptide, also einer schwach ausgeprägten Flut.

Gezeiten, Nipptide bei Halbmond

Gezeiten Beispiele

Die genaue Höhe der Gezeiten hängt nicht nur von den Gravitations- und Fliehkräften ab, sondern auch davon, wie genau die Landschaft und Morphologie um ein Gewässer aussehen. Deswegen gibt es zum Teil große Unterschiede.

Warum hat die Ostsee keine Gezeiten?

Ein Beispiel ist die Ostsee. Es stimmt zwar nicht ganz, zu sagen, die Ostsee hätte keine Gezeiten, aber sie sind im Vergleich zu anderen Meeren wie der Nordsee nur sehr schwach ausgeprägt. Ein wichtiger Grund dafür ist die Lage der Ostsee. Zwischen der Ostsee und dem Atlantik gibt es nur eine sehr schmale Verbindung zwischen Dänemark und Schweden, wie du leicht auf einer Landkarte überprüfen kannst. Deswegen kann bei einer Flut kaum Wasser in die Ostsee strömen und das Wasser steigt lediglich um einige Dutzend Zentimeter. Die Nordsee ist im Gegensatz dazu direkt an den Atlantik angebunden. Hier kann das Wasser bei Flut einige Meter hoch ansteigen.

Wo sind die Gezeiten am stärksten?

Besonders große Unterschiede zwischen Ebbe und Flut kann man an der Ostküste Nordamerikas beobachten. In der kanadischen Bucht Fundy Bay gibt es wegen ihrer geographischen Besonderheiten Tidenhübe von bis zu 13 Metern. Wenn eine Springflut auftritt, kann der Unterschied sogar noch größer werden.

Gezeiten Arbeitsblatt

Neben dem Video findest du zum Thema Ebbe und Flut ein Arbeitsblatt und interaktive Übungen, mit denen du dein Wissen noch einmal üben kannst. Viel Spaß!

Transkript Gezeiten

Hallo, ich möchte euch in diesem Video erklären, wie die Gezeiten entstehen. Zunächst eine kleine Einführung, was Gezeiten überhaupt sind.

Was sind Gezeiten?

Was ist Ebbe? Ebbe nennt man den Zeitraum, wenn das Wasser vom Festland sich wegbewegt, also die Zeit, wenn das Wasser abfließt, vom höchsten Wasserstand bis zum niedrigsten Wasserstand. Und Flut nennt man den Zeitraum, in dem das Wasser wieder kommt. Also sobald der Meeresspiegel wieder steigt, redet man von Flut. Den Punkt, wo das Wasser seinen höchsten Stand erreicht hat, nennt man Hochwasser. Und denjenigen, wo das Wasser seinen niedrigsten Stand erreicht hat, Niedrigwasser. Gut, soviel erst mal zur Einführung in die Gezeiten.

Jetzt wollen wir wissen, wie sie entstehen. Dazu müssen wir uns erst mal nochmal zwei elementare Dinge bewusst machen:

  • Der Mond dreht sich in 28 Tagen um die Erde. Deshalb gibt es die verschiedenen Mondphasen.
  • Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um sich selbst. So entstehen Tag und Nacht.

Der Mond un die Gezeiten

Und mit diesen beiden Punkten kann man die Gezeiten erklären. Kommen wir zunächst zum ersten Punkt. Der stimmt so nicht ganz exakt, richtig wäre eigentlich, Erde und Mond drehen sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt. Das ist entscheidend für die Gezeitenwirkung. Und weil die Erde so schwer ist, im Gegensatz zum Mond, liegt dieser Schwerpunkt noch innerhalb der Erde. Wenn sich nun Erde und Mond umeinander drehen, dann ist es so, wie bei zwei Menschen, die sich an den Händen fassen und sich auch umeinander drehen. Es entstehen Fliehkräfte. Also zum Beispiel, Haare oder so fliegen nach außen. Und bei Erde und Mond sind es nicht die Haare oder die Kleidung die sich nach außen bewegen, sondern andere freie Massen. Und das ist unter anderem Wasser, das sehr frei bewegbar ist. Weil das Wasser träge ist und in seiner ursprünglichen gradlinigen Bahn bleiben möchte, entsteht hier links an der mondabgewandten Seite der Erde ein riesiger Flutberg. Natürlich ist das Bild hier nicht maßstabsgetreu. Aber die Fliehkraft der Erde ist nur eine Ursache für den Flutberg. Auf der anderen Seite der Erde entsteht nämlich auch noch einer. Und für die Entstehung dieses Flutberges ist der Mond direkt verantwortlich. Zwischen Erde und Mond wirken ja Kräfte, und zwar zieht nicht nur die Erde den Mond an, sondern der Mond zieht auch die Erde an. Und genau diese Gravitationskraft des Mondes lässt diesen Flutberg entstehen, denn das Wasser wird ja vom Mond angezogen. Und deswegen entsteht auch auf der Mond zugewandten Seite der Erde ein Flutberg. Gut das war es, was der Mond zu den Gezeiten beiträgt.

Die Erde und die Gezeiten

Jetzt zum zweiten Punkt, der sagte, die Erde dreht sich, und zwar in 24 Stunden einmal um sich selbst. Gucken wir jetzt mal genau, was mit dem Flutberg passiert, wenn sich die Erde dreht. Die Flutberge bewegen sich nicht mit der Drehung mit. Sie bleiben dort, wo sie waren und bewegen sich Richtung Westen. Aber da ist ja noch das Festland, an dem sie nicht vorbeikommen und deswegen schwappen sie immer an die Ostküsten. Die Ostküste von Amerika beispielsweise hält die Flutberge auf. Gerade die Ostküsten und nicht die Westküsten sind es deshalb, weil die Drehung der Erde ja gegen den Uhrzeigersinn läuft. Aber dann dürfte es doch eigentlich nur an den Ostküsten Ebbe und Flut geben. Na ja, das kann man sich vorstellen wie in einer Badewanne. Wenn man dort eine Welle erzeugt, stößt sie an die gegenüberliegende Wand und kommt zurück, stößt dann wieder dort an die Wand und so weiter. Und diese zurückommende Welle nennt man eine Reflektionswelle und dann, genau das Gleiche passiert auch in unseren Meeren. Die Welle wird an den Ostküsten, also zum Beispiel in Amerika reflektiert und erreicht dann auch teilweise zu mindest die Westküsten, also Europa, nur teilweise, weil die Strecke von einer Küste zur anderen, ist manchmal einfach viel zu lang und die Welle verliert ihre Energie. So, jetzt wissen wir schon, was der Mond und die Erde einzeln für Einflüsse auf die Gezeiten haben.

Zusammenspiel von Erde und Mond auf die Gezeiten

Jetzt betrachten wir das beides nochmal zusammen, also 1.+2.  Also die Erde dreht sich um sich selbst und gleichzeitig dreht sich auch der Mond um die Erde. Das bedeutet, wenn die Erde eine Drehung hinter sich gebracht hat, ist der Mond schon ein Stückchen weiter gewandert und mit ihm auch die Flutberge. Und das heißt dann, dass Ebbe und Flut nicht immer an den gleichen Tageszeiten sind, sondern sie sich verschieben. Der Mond läuft ja um 1/28 seiner gesamten Umlaufbahn an einem Tag weiter. Und um wieder am gleichen Punkt anzukommen, wie am Tag zuvor, muss sich die Erde 52 Minuten weiter drehen. Das heißt dann für Ebbe und Flut, die Gezeiten verschieben sich durchschnittlich, also mal mehr, mal weniger um 52 Minuten. Sie verschieben sich nicht jeden Tag genau um 52 Minuten, denn das hat noch was mit dem Neigungswinkel der Erde zu tun.

Also ich will das nochmal verdeutlichen, eine Erdumdrehung bedeutet der Mond hat sich um 1/28 seiner gesamten Umlaufbahn weitergedreht. Also genau ein Tag vergeht, dabei hat sich der Mond auch weiter gedreht um ein Stück. Und um den Mond wieder einzuholen und damit halt auch die Flut, muss die Erde sich noch 52 Minuten weiter drehen. Und deswegen gibt es zwar schon jeden Tag zweimal Ebbe und Flut, jedoch verschieben sich die Tageszeiten von denen. Jetzt wollen wir aber noch ein paar spezielle Positionen von den drei Himmelskörpern untersuchen. Wenn der Mond direkt gegenüber von der Sonne steht, wird der komplett beschienen und es ist Vollmond.

Die Sonne und die Gezeiten

Und jetzt betrachten wir endlich auch mal die Sonne, denn auch deren Kraft steuert etwas zu den Gezeiten bei. Wenn Himmelskörper so in einer Linie stehen, ergänzen sich die Kräfte besonders günstig. Auf der rechten Seite hier haben wir natürlich einmal die Fliehkraft, so wie sonst auch und in die selbe Richtung wirkt auch die Sonnenanziehungskraft. Diese beiden addieren sich und deswegen sind die Gezeiten zu diesem Zeitpunkt besonders groß. Und das nennt man dann eine Springtide. Und genau das Gleiche ist, wenn der Mond auf der Seite der Sonne steht, dann ist nämlich Neumond. Und Mond- und Sonnenkraft ergänzen sich. Und dann ist auch Springtide. Springtide bedeutet dann, dass ein größerer Tidenhub vorhanden ist. Tidenhub ist der Unterschied zwischen Ebbe und Flut.

Es gibt aber auch noch eine andere interessante Position, nämlich Viertelmond. und dann ist es so, Mondkraft und Sonnenkraft wirken in unterschiedliche Richtungen und ergänzen sich deswegen nicht positiv, sondern negativ. Also hat man bei Halbmond eine so genannte Nipptide. Das bedeutet, man hat einen kleineren Tidenhub als normalerweise. So, das war es zu den Gezeiten, die ja entstehen durch die Zusammenwirkung von den Kräften von Mond, Erde und auch Sonne. Das Ganze ist schon fast eine ganz eigene Wissenschaft, so komplex ist das, denn es gibt so viele einwirkende Faktoren. Das sind zum Bespiel die Meeresströmungen oder auch die Meerestiefen. Dann sind es die verschiedenen Landmassen und punktual ist es dann auch mal der Wind und so weiter und so weiter. Und es ist unmöglich, überall genau zu berechnen, wie hoch Ebbe und Flut sind. Also, ich hoffe dieses Video zu Ebbe und Flut hat euch gefallen. Danke für das Zuschauen. Tschüss!

18 Kommentare

18 Kommentare
  1. naja etwas langwelig abert ok

    Von Katja L., vor mehr als einem Jahr
  2. gut

    Von Remo M., vor etwa 3 Jahren
  3. Na

    Von Maike 9, vor mehr als 4 Jahren
  4. Wow! Super erklärt

    Von Gar Ga Jos, vor mehr als 5 Jahren
  5. hi

    Von Severine Niedling, vor etwa 7 Jahren
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Gezeiten Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Gezeiten kannst du es wiederholen und üben.
  • Erkläre die folgenden Begriffe rund um das Thema Gezeiten.

    Tipps

    Den Wechsel von Ebbe und Flut kann man beispielsweise gut im Wattenmeer der Nordsee erkennen.

    Lösung

    Das Wirken der Gezeiten lässt sich in allen Weltmeeren beobachten. Besonders deutlich treten die Effekte von Ebbe und Flut, also der regelmäßige Wechsel von Hoch- und Niedrigwasser, an den Meeresküsten auf. In Deutschland betrifft dies insbesondere die Nordsee, die direkt zum Atlantik gehört. Hier hat sich mit dem Wattenmeer ein Ökosystem entwickelt, das sich an den regelmäßigen Wechsel von Ebbe und Flut angepasst hat. Auch die Menschen im Küstenbereich mussten sich an die wechselnden Bedingungen anpassen und Schutzmaßnahmen ergreifen, zum Beispiel bei Sturmfluten. Die Effekte der Gezeiten an der Ostseeküste sind geringer, da sie nur über zwei kleinere Wasserstraßen mit dem Atlantik verbunden ist.

  • Benenne die beiden zentralen Phänomene, die zur Entstehung der Gezeiten beitragen.

    Tipps

    Gesucht sind die beiden Voraussetzungen, ohne welche keine Gezeiten auftreten würden.

    Gezeiten sind charakterisiert durch das Auftreten von Flutbergen und den regelmäßigen Wechsel von Ebbe und Flut.

    Lösung

    Die Entstehung der Flutberge ist auf die Drehung des Mondes und der Erde um ihren gemeinsamen Schwerpunkt (einmal innerhalb von 28 Tagen) zurückzuführen. So entstehen auch die Mondphasen.

    Für den Wechsel von Tag und Nacht, aber auch für den regelmäßigen Wechsel von Ebbe und Flut ist die Drehung der Erde um ihre eigene Achse (einmal innerhalb von 24 Stunden) verantwortlich.

  • Erkläre, wie es zu den beschriebenen Phänomenen kommt.

    Tipps

    Hier geht es nur um das Zusammenspiel von Erde und Mond bei den Gezeiten.

    Orientiere dich zur Lösung der Aufgabe an der Abbildung.

    Versuche, dir die beschriebenen Abläufe vorzustellen.

    Lösung

    Das Zusammenspiel von Erde und Mond hat noch andere Einflüsse auf die Gezeiten. Man kann beispielsweise die Bewegungen der Flutberge an den Ost- und Westküsten genauer betrachten. Darüber hinaus spielen aber auch immer die regionalen Faktoren jeder Küste eine entscheidende Rolle. Die hier beschriebenen Auswirkungen sind aber die wichtigsten, um das Prinzip der Gezeitenentstehung zu verstehen.

  • Beurteile, welchen Einfluss die Sonne auf die Gezeiten hat.

    Tipps

    Springtide bedeuten starke Gezeiten, also einen großen Tidenhub.

    Unter welcher Voraussetzung tritt eine Springtide auf?

    Wann tritt im Gegenzug dazu eine Nipptide auf, also schwache Gezeiten mit einem kleinen Tidenhub?

    Lösung

    Die Sonne übt durch ihre Anziehungskraft ebenfalls einen Einfluss auf die Gezeiten aus.

    Befinden sich Sonne, Mond und Erde auf einer Linie, so wirken die gezeitenverstärkenden Kräfte zusammen. Dabei ist es egal, ob der Mond gegenüber von der Sonne steht (Vollmond) oder auf der gleichen Seite wie die Sonne (Neumond). Bei Vollmond wirken die Anziehungskraft der Sonne und die Fliehkräfte gemeinsam auf den mondabgewandten Flutberg. Bei Neumond wirken die Anziehungskräfte von Sonne und Mond gemeinsam auf den mondzugewandten Flutberg.

    Befinden sich Sonne, Mond und Erde nicht auf einer Linie, wirken nicht mehr alle Kräfte verstärkend zusammen. Besonders deutlich ist dieser Effekt, wenn die Verbindungslinie Erde-Mond im rechten Winkel zur Linie Sonne-Erde steht. Dies ist bei Halbmond der Fall. Dann verstärken sich die Anziehungskräfte der Sonne und die Anziehungs- und Fliehkräfte des Mondes sich nicht mehr gegenseitig, sondern schwächen sich.

    In diesem Modell ist die Trägheit des Wassers nicht berücksichtigt, tatsächlich treten Spring- und Nipptide immer etwas zeitverzögert zu den typischen Mondphasen auf.

  • Fasse zusammen, welche Himmelskörper mit den Gezeiten in Zusammenhang stehen.

    Tipps

    Die Himmelskörper unseres Sonnensystems haben typische Merkmale.

    Insgesamt sind drei Himmelskörper an der Entstehung und der Ausprägung der Gezeiten beteiligt.

    Lösung

    Die Erde (blau mit Kontinenten), der (Erd)mond (grau mit Kratern) sowie die Sonne (gelb mit Protuberanzen) sind an den Gezeiten auf der Erde und deren Erscheinungsformen beteiligt. Mars (rot) und Saturn (braun mit Ring) spielen dabei keine Rolle.

  • Beurteile, ob die Gezeitenkräfte den Mond zerstören können.

    Tipps

    Berechne, wie oft die Roche-Grenze in den Radius der Mondbahn passt.

    Lösung

    Um zu überprüfen wie „sicher“ der Mond sich, wie gewohnt, um die Erde bewegt, müssen wir das Vielfache der Roche-Grenze bestimmen, auf der sich der Mond heute um die Erde bewegt. Wir teilen also die minimale Entfernung von der Erde durch die Roche-Grenze der Erde.

    $\dfrac {356~400~km} {9~500~km}\approx 38$

    Wir sehen also, dass sich der Mond sehr sicher dort oben um die Erde bewegt.

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