Gezeiten

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Die Gezeiten oder Tiden (niederdeutsch Tid, Tied "Zeit"; Pl.
Tiden, Tieden "Zeiten") sind die Wasserbewegungen der Ozeane, die infolge der Gravitation des Mondes und der Sonne durch die zugehörigen Gezeitenkräfte verursacht werden.
Die Gezeiten wirken sich vorwiegend an den Küsten aus.
Da der stärkere Einfluss vom Mond ausgeht, gibt es nicht in 24 Stunden, sondern in knapp 25 Stunden zweimal Hochwasser und zweimal Niedrigwasser, denn der Mond steht erst nach durchschnittlich 24 Stunden 49 Minuten wieder an ungefähr gleicher Stelle am Himmel.
Die Gezeitenkräfte wirken im Sinne einer symmetrischen Streckung der Erde entlang der Linie zum Mond bzw. zur Sonne.
Da sich wegen der Erdrotation keine stabile Deformation einstellen kann, regen die Gezeitenkräfte in den Ozeanen vor allem in mittleren Breiten periodisch Strömungen an.
Diese bewirken das periodische Steigen und Fallen des Wasserspiegels.
Bei Voll- und Neumond stehen Sonne und Mond von der Erde aus auf einer gleichen Linie, weshalb sich ihre Wirkungen zu einer besonders großen Tide, der Springtide, addieren.
Bei Halbmond dagegen stehen Sonne und Mond rechtwinklig zueinander und so ergibt sich eine besonders kleine Tide, die Nipptide.
Die Gezeitenkräfte der Sonne betragen etwa 46 % derjenigen des Mondes.
Besonders große Gezeitenkräfte und Springtiden ergeben sich etwa alle 15 Monate, wenn der Mond sich aufgrund der langsamen Drehung der elliptischen Mondbahn wieder in größter Erdnähe befindet.
Zusätzlich ergibt sich durch die zur Erdachse veränderliche Neigung der Mondbahn eine etwa jährliche Variation der Tiden.
Die Lehre von den maritimen Gezeiten der Erde heißt Gezeitenkunde.
Ihre Grundaussagen sind Bestandteil der nautischen Ausbildung.
== Begriffe und Bezeichnungen
=== Gezeitenwasserstände
==== Bezogen auf Pegelnullpunkt PNP
Die deutschen Abkürzungen werden in offiziellen Werken der IHO nicht mehr verwendet.
Das Pegelportal der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes verwendet für Pegel in der Nordsee außer "MThw" und "MTnw" auch die empirischen Werte "HThw" (Höchstes Tidenhochwasser) und "NTnw" (Niedrigstes Tidenniedrigwasser), Beispiel Pegel Norderney Riffgat:
Für die Ostsee verwendet das Pegelportal folgende Pegelparameter, erklärt mit Beispielwerten vom Pegel LT Kiel:
== Erklärungsgeschichte der Gezeiten
Dass Ebbe und Flut vorwiegend mit dem Mond korreliert sind, dürfte zu den ersten astrophysikalischen Erkenntnissen des Menschen gehören.
Denn es ist an den Ozeanküsten unmittelbar zu beobachten, dass der bei Hochwasser sichtbare Mond regelmäßig beim übernächsten Hochwasser wieder fast an gleicher Stelle steht, also zwei Tiden während eines seiner scheinbaren Umläufe auftreten.
Auch detailliertere Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen Mond und Gezeiten, bis hin zur längerfristigen Periodizität abhängig von Mondphasen und Jahreszeiten, sind schon im alten Indien, bei den Phöniziern und Karern nachgewiesen, und waren auch dem Seefahrer und Entdecker Pytheas bekannt.
Der griechische Astronom Seleukos von Seleukia übernahm im zweiten vorchristlichen Jahrhundert das heliozentrische Weltbild des Aristarchos und baute darauf seine Theorie der Gezeiten auf.
Ein umfangreiches Werk von Poseidonios aus dem 1. Jahrhundert v. Chr. ist zwar verschollen, aber aus antiken Zitaten lässt sich schließen, dass es die lunisolare Theorie enthielt, also die Erklärung der täglichen und monatlichen Effekte aufgrund gegenseitiger Einwirkung der drei Himmelskörper.
Im 14. Jahrhundert veröffentlicht Jacopo de Dondi (dall'Orologio), Vater des Giovanni de Dondi (dall'Orologio), De fluxu et refluxu maris, wohl angeregt durch griechisch-byzantinische Quellen.
Im 16. Jahrhundert gab Andrea Cesalpino in seinem Werk Quaestiones Peripatetica (1571) eine Erklärung der Gezeiten durch die Erdbewegung - ähnlich dem Hin- und Herschwappen von Wasser in einem bewegten Eimer.
1590 erklärte Simon Stevin die Anziehung durch den Mond zur Ursache der Gezeiten.
Johannes Kepler skizzierte 1609 im Vorwort seiner Astronomia Nova eine Theorie der Schwere, nach der alle Materie gegenseitig anziehend wirkt, sodass der Mond durch die Anziehung der Ozeane die Gezeiten verursacht.
Kepler interpretierte schon qualitativ richtig, warum Ebbe und Flut an verschiedenen Küsten unterschiedlich stark und gegenüber dem Mond unterschiedlich phasenverschoben sind, konnte aber nur eine Tide pro Tag erklären.
Galileo Galilei verneinte jeden Einfluss des Mondes und interpretierte 1616 in seinem Discorso sopra il Flusso e Reflusso del Mare (unveröffentlicht) und im Dialogo (herausgegeben 1632) die Gezeiten als Folge der Erdrotation kombiniert mit dem Erdumlauf um die Sonne:
Von der Sonne aus gesehen bewegt sich die Tagseite der Erde langsamer als die Nachtseite, wodurch sich die Gezeiten, allerdings auch nur einmal täglich, aufgrund der unterschiedlichen Beschleunigungen ergeben sollen.
Rene Descartes gab im 17. Jahrhundert eine Erklärung auf Basis einer Reibung des "Äthers" zwischen Erde und Mond, die allerdings schnell widerlegt wurde.
Isaac Newton ging 1687 in seinem Werk Mathematische Prinzipien der Naturlehre von dem Modell eines Zweikörpersystems von Erde und Mond aus, das um den gemeinsamen Schwerpunkt, das Baryzentrum, rotiert.
Als Erster konnte er die an verschiedenen Orten der Erde unterschiedlichen Anziehungskräfte von Mond und Sonne und die daraus resultierende Verformung der Meeresoberfläche berechnen, die richtig zu zwei - allerdings viel zu schwach ausgeprägten - Tiden pro Tag führt.
Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Pierre-Simon Laplace und Thomas Young erweiterten Newtons Betrachtung und fanden heraus, dass die Hebung und Senkung der Wasseroberfläche weniger durch die vertikalen Komponenten der Gezeitenkräfte verursacht wird als durch die Strömungen, die von den horizontalen Komponenten angetrieben werden.
Damit bestätigten sie den Ansatz von Cesalpino ("Schwappen in einem Gewässerbett") und Kepler.
Dabei entdeckte Euler 1739 die mathematische Herleitung der Phänomene der erzwungenen Schwingungen und der Resonanz, und Young gab 1823 erstmals deren vollständige mathematische Beschreibung an.
Die durch Rechnung gewonnenen Voraussagen waren allerdings sehr ungenau.
Erst mit zunehmender Kenntnis der Mechanik der erzwungenen Schwingungen in strömenden Flüssigkeiten sowie der Massen der beteiligten Himmelskörper wurden die Ergebnisse ab Mitte des 19. Jahrhunderts allmählich genauer.
== Erklärung der Gezeiten
Gezeiten entstehen durch das Zusammenwirken der täglichen Drehung der Erde im (nahezu feststehenden) Gravitationsfeld von Mond und Sonne und der Tatsache, dass dieses Gravitationsfeld nicht überall gleich stark ist, sondern die Erde etwas in die Länge zieht.
Die Kräfte, die das verursachen, heißen Gezeitenkräfte.
Ein Ort der Erdoberfläche erreicht bei jeder Umdrehung je zweimal einen Punkt mit maximaler und mit minimaler Gezeitenkraft.
Die Gezeitenkraft macht zwar weniger als ein zehnmillionstel der Erdanziehung aus, stellt aber eine periodische Störung eines ansonsten stabilen Gleichgewichtszustands dar.
Auf diese Störung reagieren die Ozeane mit hin und her schwingenden Strömungen, die sich an Küsten durch periodisches Heben und Senken des Meeresspiegels bemerkbar machen.
Dabei werden an vielen Orten Höhenunterschiede von deutlich über 1 Meter erreicht.
=== Erklärung der Gezeitenkräfte
Ein Gravitationsfeld ruft an einem ansonsten kräftefreien Massepunkt (Masse m {\displaystyle m} ) am Ort r = {\displaystyle {\vec {r}}} durch die Gravitationskraft F = ( r = ) = m a = ( r = ) {\displaystyle {\vec {F}}({\vec {r}})=m\;{\vec {a}}({\vec {r}})} eine Beschleunigung r =  = a = ( r = ) {\displaystyle {\ddot {\vec {r}}}={\vec {a}}({\vec {r}})} hervor.
Betrachtet man eine ausgedehnte Wolke von Massepunkten, die keine anderen als diese Gravitationskräfte spüren, dann wird der Massenmittelpunkt der Wolke an seinem Ort R = {\displaystyle {\vec {R}}} eine bestimmte Beschleunigung R =  {\displaystyle {\ddot {\vec {R}} }} zeigen, als ob die Summe der Gravitationskräfte aller Massepunkte hier auf einen Körper mit der Summe ihrer Massen einwirkte (siehe Schwerpunktsatz).
Man bezieht die Gravitationsbeschleunigung des Massenpunkts am Ort r = {\displaystyle {\vec {r}}} auf die Beschleunigung des Massenmittelpunkts.
Die Differenz ist die an diesem Ort der Wolke herrschende Gezeitenbeschleunigung:
Die Gezeitenbeschleunigung zeigt sich direkt in der Beschleunigung der Bewegung des (ansonsten kräftefreien) Massepunkts relativ zum Massenmittelpunkt der Wolke.
Im Bezugssystem, in dem der Massenmittelpunkt ruht, verhält jeder Massepunkt sich so, als ob auf ihn die Gezeitenkraft
wirkt.
Alternativ zu dieser Herleitung kann man explizit eine Transformation des Bezugssystems von einem Inertialsystem in das Ruhesystem des Massenmittelpunkts der Wolke vornehmen.
Dies Bezugssystem ist mit R =  {\displaystyle {\ddot {\vec {R}} }} beschleunigt, daher wirkt in ihm eine überall gleiche Trägheitskraft F = Träg ( r = ) = - m R =  {\displaystyle {\vec {F}}_{\text{Träg}}({\vec {r}})=-m\;{\ddot {\vec {R}}}} , die man zu der äußeren Kraft F = ( r = ) = m a = ( r = ) {\displaystyle {\vec {F}}({\vec {r}})=m\;{\vec {a}}({\vec {r}})} zu addieren hat.
Das Ergebnis für die Gezeitenkraft - das ist die in diesem Bezugssystem wirksame Kraft - ist das gleiche.
Dieselbe Gezeitenkraft wirkt auch, wenn die Massepunkte, aus denen der betrachtete Himmelskörper besteht, weitere Kräfte spüren, z. B. gegenseitige Gravitation, Kohäsion etc., aber auch ein weiteres äußeres Kraftfeld.
Nur zeigt sich in der beschleunigten Bewegung eines Massepunkts die Gezeitenkraft dann nicht unmittelbar, sondern nur in der Summe mit den anderen auf den Massepunkt wirkenden Kräften.
Sie kann dann z. B. Verformungen und/oder Strömungen hervorrufen, je nachdem, wie fest die Massenpunkte an ihren Ort gebunden sind.
Diese Herleitung von Gezeitenbeschleunigung und Gezeitenkraft gilt unabhängig von der Bahn oder dem Bewegungszustand des betrachteten Himmelskörpers (z. B. ob linear oder kreisförmig, ob mit oder ohne Eigenrotation).
Die in vielen Lehrbüchern getroffenen Annahmen etwa über dessen Kreisbewegungen und die zugehörigen Zentrifugalkräfte (die übrigens nur für eine gleichförmige Kreisbewegung exakt sind) dienen dort lediglich dazu, die Beschleunigung des Massenmittelpunktes R =  {\displaystyle {\ddot {\vec {R}}}} zu ermitteln, um die Transformation in dessen Ruhesystem vornehmen zu können.
Die von einem Himmelskörper hervorgerufene Gezeitenkraft ist am stärksten an den beiden entgegengesetzten Punkten der Erdoberfläche, die den kleinsten bzw. größten Abstand zum Himmelskörper haben.
Sie weist dort vertikal nach außen, also beim kleinsten Abstand direkt auf den Himmelskörper zu, beim größten Abstand direkt von ihm weg.
An den Punkten der Erdoberfläche, die den gleichen Abstand vom Himmelskörper haben wie der Massenmittelpunkt der Erde, ist die Gezeitenkraft am kleinsten und weist vertikal nach innen.
In einem mittleren Bereich ist die Gezeitenkraft parallel zur Erdoberfläche gerichtet und kann daher im Ozean effizient Strömungen antreiben.
=== Warum zieht das Gravitationsfeld der Sonne die Erde etwas in die Länge?
Für eine einfache Erklärung betrachte man wie eben anstelle der festen Erde eine fiktive kugelförmige Wolke kleiner Teilchen, die gemeinsam die Sonne umkreisen, aber keinerlei Kräfte aufeinander ausüben (auch keine Schwerkraft).
Alle Teilchen bewegen sich (zunächst) mit derselben Winkelgeschwindigkeit  {\displaystyle \omega } um die Sonne, teils etwas näher, teils etwas weiter von ihr entfernt.
Dann liefert die gesamte Gravitationskraft, die die Sonne auf die Teilchen ausübt, am Ort des Schwerpunkts der Wolke genau die Zentripetalbeschleunigung  2 R {\displaystyle \omega ^{2}\,R} , die zur Fortführung von dessen Kreisbewegung (mit Radius R {\displaystyle R} ) nötig ist (siehe Schwerpunktsatz).
Verglichen mit dem Massenmittelpunkt brauchen die Teilchen, die näher an der Sonne sind, bei gleicher Winkelgeschwindigkeit eine kleinere Zentripetalbeschleunigung für ihre Kreisbahn, spüren aber eine stärkere Anziehungskraft der Sonne.
Daher wird ihre Bahn stärker zur Sonne hin gekrümmt und sie entfernen sich zunehmend schneller vom Mittelpunkt der Wolke.
Umgekehrt spüren die Teilchen mit größerem Abstand als R {\displaystyle R} eine geringere Anziehungskraft der Sonne und können von dieser nicht auf einer Kreisbahn gehalten werden.
Diese Teilchen werden sich also nach außen beschleunigt vom Mittelpunkt entfernen.
Ergebnis: die Wolke wird längs der Linie zur Sonne nach beiden Richtungen auseinandergezogen.
Bei Kometen, die einem Planeten zu nahe kommen, hat man diesen "Gezeitenaufbruch" schon beobachtet (siehe Shoemaker-Levy 9).
Nun ist die Erde keine Wolke nicht wechselwirkender Teilchen, aber die Gezeitenkräfte sind die gleichen.
Als ein fester Körper mit gewisser Elastizität verformt die Erde sich, und zwar (durch Sonne und Mond zusammen) um +/-30 bis +/-60 cm (siehe Erdgezeiten), während in den beweglichen Luft- und Wassermassen von Atmosphäre und Ozeanen Strömungen erzeugt werden.
== Berechnung von Gezeitenbeschleunigungen
Gezeitenbeschleunigungen sind Beschleunigungsdifferenzen zwischen verschiedenen Punkten eines äußeren Feldes.
Das äußere Feld ist stets eine Überlagerung von Zentralfeldern, hier hauptsächlich von Sonne und Mond.
Am einfachsten ist der Fall eines Zentralfeldes, also von Sonne oder Mond.
Die Beschleunigungen werden anhand einer Testmasse ermittelt, die einmal an den Ort des Massenmittelpunkts der Erde und einmal an den interessierenden Ort gesetzt wird.
Die Beschleunigung am Massenmittelpunkt ist gleich der Beschleunigung einer starren Erde.
Der andere Ort der Testmasse kann irgendwo in der Erde liegen, z. B. in der beweglichen Hydrosphäre.
ist der durch das Newtonsche Gravitationsgesetz gegebene Betrag der Beschleunigung im Gravitationsfeld des anderen Himmelskörpers (Sonne oder Mond).
Darin ist r {\displaystyle r} der Abstand der Testmasse von der verursachenden Masse M {\displaystyle M } und G {\displaystyle G} die Gravitationskonstante.
Für Punkte auf der Verbindungslinie vom Massenmittelpunkt der Erde zum Himmelskörper sind die Beschleunigungen parallel, daher ist die maximale und die minimale Gezeitenbeschleunigung einfach durch die Differenz der Beträge an den Stellen R {\displaystyle R} und R +/- r 0 {\displaystyle R\pm r_{0}} zu berechnen ( r 0 {\displaystyle r_{0}} für den mittleren Erdradius):
Mit r 0 = 6,371 * 10 6 m {\displaystyle r_{0}=6{,}371\cdot 10^{6}\,{\text{m}}} und den Werten für den Mond, G M = 4 , 90 * 10 12 m 3 / s 2 {\displaystyle GM=4{,}90\cdot 10^{12}\,{\text{m}}^{3}/{\text{s}}^{2 }} und R = 3 , 84 * 10 8 m {\displaystyle R=3{,}84\cdot 10^{8}\,{\text{m }}} , ergibt sich
Das ist etwa ein Dreißigstel der Beschleunigung der Erde zum Mond hin.
Die Fallbeschleunigung auf der Erde, 9,81 m/s2, ist etwa 107-fach größer.
=== Vertikal- und Horizontalkomponenten der Gezeitenbeschleunigung
Für die Vertikal- und die Horizontalkomponente der Gezeitenbeschleunigung an einem beliebigen Ort der Erdoberfläche, der vom Erdmittelpunkt aus gesehen um den Winkel  {\displaystyle \theta } von der Richtung Erde=Mond abweicht, gilt
Die Grafik rechts zeigt die Zerlegung Gezeitenbeschleunigung in Komponenten senkrecht und parallel zur Erdoberfläche.
==== Rechenbeispiel - Beschleunigung der Erde und Gezeitenbeschleunigung auf ihrer Oberfläche durch die Sonne
Mit den Konstanten
ergibt sich
für die von der Sonne herrührende Gravitationsbeschleunigung der Erde sowie
für die Gezeitenbeschleunigung .
Die Gezeitenbeschleunigung variiert mit der dritten Potenz des Abstandes vom Gravitationszentrum und fällt damit schneller ab als die quadratisch variierende Gravitationsbeschleunigung.
Obwohl die Sonne am Ort der Erde eine fast 180-fach stärkere Gravitationsbeschleunigung erzeugt als der Mond, erreicht die von ihr verursachte Gezeitenbeschleunigung nur 46 % der durch den Mond verursachten.
=== Überlagerung der vom Mond und von der Sonne verursachten Gezeitenkräfte
Die von Mond und Sonne verursachten Gezeitenkräfte addieren sich.
Die stärkste Gesamtkraft ergibt sich, wenn Sonne, Erde und Mond auf einer Linie liegen, was bei Voll- und Neumond mit einer Periode von etwa 14 Tagen näherungsweise eintritt.
Dann heben sie den Wasserspiegel des Ozeans bei Hochwasser etwa  Meter (etwa  Meter durch den Mond und etwa  Meter durch die Sonne) an.
Bei Halbmond liegt zwischen den beiden Kraftfeldern ein rechter Winkel.
Ihre Überlagerung führt zu Kräften, die den Wasserspiegel des Ozeans weniger stark anheben.
== Die periodische Wasserbewegung in den Ozeanen
Wenn der Ozean die ganze Erde bedecken würde, würden bei der täglichen Drehung der Erde die Wasserberge und -täler auf der Erde umlaufen.
Durch die Kontinente ist der Ozean in mehrere mehr oder weniger geschlossene Becken aufgeteilt, an deren Rändern das anströmende Wasser nicht nur aufgehalten, sondern auch reflektiert wird.
Eine Wasserwelle läuft zurück und wird am gegenüberliegenden Rand erneut reflektiert.
Das Wasser schwappt mit etwa 12-stündiger Periode in den Ozeanbecken hin und her, wobei sich durch die Erddrehung kreisförmig umlaufende Wellen herausbilden.
Bei Resonanz zwischen der Wellenausbreitung und dem von der Erddrehung verursachten Wechsel der Gezeitenkräfte kann sich die Wellenamplitude stark vergrößern.
=== Dynamische Gezeitentheorie
Nach dem Ansatz von George Biddell Airy, der von Henri Poincare, Joseph Proudman und Arthur Doodson weiterentwickelt wurde, entstehen die Gezeiten im Wesentlichen durch die horizontale Komponente der Gezeitenbeschleunigung vor allem im tiefen Ozean.
Obwohl die Strömungen die gesamte Tiefe umfassen, handelt es sich um Flachwasserwellen, denn die Wellenlänge ist wesentlich größer als die Wassertiefe.
Dann wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen nur von der Wassertiefe bestimmt.
Ihre Periodendauer ist durch die der Gezeitenkräfte festgelegt.
Ausbreitungsgeschwindigkeit und Periodendauer ergeben zusammen einen typischen Knotenabstand von etwa 5000 Kilometern in stehenden Wellen in den Ozeanen, siehe Bild.
In den Knoten ist die Amplitude des Pegels gering, die Strömungsgeschwindigkeit groß.
Als Folge der Corioliskraft entstehen kreisende bis elliptische Bewegungen um die Knotenpunkte (Amphidromie).
In den Schelfmeeren ist die Wellenlänge wegen der geringeren Wassertiefe kürzer.
So gibt es in der relativ zu den Ozeanen kleinen Nordsee allein drei Amphidromiepunkte.
=== Ebbe und Flut an den Küsten der Ozeane
Die Amplituden der Gezeitenwellen sind wegen der geringeren Wassertiefe der Schelfe vor den Küsten deutlich höher als in den sonst tiefen Ozeanen.
Die geringere Wassertiefe bedeutet geringere Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen, was zum Anstieg der Wasserpegel führt.
In Buchten und Mündungstrichtern von Flüssen verursacht die Querschnittsverringerung ein weiteres Abbremsen und Erhöhung der Wellenamplitude.
Besonders großer Tidenhub tritt immer an solchen Stellen auf.
Oftmals kommen rein topographisch begünstigte Resonanzüberhöhungen hinzu wie in der Fundy-Bucht, in der es den weltweit höchsten Tidenhub gibt.
Sie ist gerade so lang, dass sich die rücklaufende Welle außerhalb der Bucht zu einem dort gerade angekommenen erneuten Wasserberg addiert.
An steilen Küsten mit großer Wassertiefe ist der Tidenhub klein, weil die Wellenausbreitung im Gegensatz zu einer Küste mit vorgelagerten Inseln nicht verlangsamt wird.
=== Zeitabhängigkeiten
Die Gezeiten sind einer größeren Zahl individueller Zeitabhängigkeiten unterworfen, die im Wesentlichen astronomische Ursachen haben.
Die Ortsabhängigkeit ist wegen der vielfältigen Form der Küste und des vorgelagerten Meeresbodens zwar groß, ist aber mit Hilfe weniger, prinzipiell beschreibbarer topographischer Parameter erklärbar.
Dennoch werden Tidenvoraussagen im Allgemeinen nicht für größere Küstenabschnitte erstellt, sondern in der Regel nur für einen Ort, z. B. einen Hafen.
Die scheinbare Umlaufzeit des Mondes und die Periode der Mondphasen sind mit etwa 24 Stunden und 53 Minuten bzw. mit etwa 29 Tagen Mittelwerte aus sowohl kurzfristig als auch aus längerfristig deutlich veränderlichen Werten.
Durch harmonische Analyse der tatsächlichen Tiden-Verläufe wurden zusätzliche kleine Anteile mit anderer Periodendauer getrennt sichtbar gemacht.
Der spätere Lord Kelvin baute bereits 1872/76 eine erste Gezeitenrechenmaschine, mit deren Hilfe schon zehn unterschiedliche Schwingungsvorgänge zur Simulation des längerfristigen Verlaufs der Tiden in der Themse zusammengesetzt wurden (harmonische Synthese).
Heutige Gezeitenrechnungen setzen etwa hundert Teilschwingungen zusammen, deren astronomischer Hintergrund meist, aber nicht immer, bekannt ist.
==== Kurzzeitige Effekte: etwa  Tag
Wegen der zur Erd- und zur Mondbahn nicht senkrechten Erdachse haben zwei aufeinanderfolgende Gezeiten an einem Ort abseits des Äquators nicht den gleichen Tidenhub.
Zu den Hochwasserzeiten befindet sich der Ort an Stellen, an denen die Gezeitenkräfte nicht gleich groß sind.
==== Mittelzeitige Effekte: etwa  Monat und  Jahr
Wegen des Wechsels der Mondlage relativ zur Sonne (Mondphasen) schwankt die Resultierende aus den von Mond und Sonne verursachten Gezeitenkräften, was zur etwa halbmonatlichen Periode der Tidenamplitude führt: Spring- und Nipptiden.
Beim Anstieg des Tidenhubs von Tag zu Tag bis hin zur Springtiden folgen sich die Fluten in geringeren Zeitabständen als beim Abstieg zur Nipptide.
Die in den Ozeanen entstandenen Pegelwechsel kommen als höhere Wellen über den Schelfen schneller voran als die weniger hohen.
Im halbjährigen Rhythmus der Tagundnachtgleichen stehen die Sonne und annähernd auch der Mond senkrecht zur Erdachse.
Die Gezeitenkräfte haben über die Erde als Ganzes gesehen dann die größte Wirkung.
==== Langzeitige Effekte: etwa 4 und 9 Jahre
Die etwa elliptische Mondbahn dreht sich in ihrer Ebene in etwa 8,65 Jahren einmal um 360°.
An einer bestimmten Bahnstelle bei gleicher Lage der Bahn befindet sich ein Voll- oder Neumond nach etwa 4 Jahren wieder und hat denselben Abstand von der Erde.
Die Wirkung des unterschiedlichen Abstandes auf den Gezeitenhub ist gering, aber als Effekt mit etwa 4-jähriger Periode in langzeitigen Vergleichen - zum Beispiel der bereits extremen Springtiden an oder zeitnah bei den Tagundnachtgleichen - erkennbar.
Die Mondbahn um die Erde und die Erdbahn um die Sonne schneiden einander unter einem Winkel von etwa 5°.
Die Schnittlinie (Knotenlinie) dreht sich in etwa 18,6 Jahren einmal um 360°.
Wenn sich der Mond in einem der beiden Knoten befindet, gleichzeitig Voll- oder Neumond ist und Springtiden stattfinden, so ist der Tidenhub in diesem Rhythmus von etwa 9 Jahren nochmals geringfügig höher.
Ursache ist die exakt gleiche Richtung der vom Mond und von der Sonne verursachten Gezeitenkräfte.
== Gezeitenrechnungen
Mit Gezeitenrechnungen werden Vorhersagen über den zeitlichen Verlauf der Tiden und die Höhen von Hoch- und Niedrigwasser erstellt.
Sie sind vorwiegend für die küstennahe Schifffahrt, die bei zu geringer Wassertiefe Einschränkungen unterliegt, von Bedeutung.
Die Gezeitenströmung kann die Schifffahrt beschleunigen oder verlangsamen.
Von besonderer Bedeutung ist die Vorhersage des Zeitpunktes, an dem sie ihre Richtung ändert (Kenterpunkt).
Für die Schifffahrt in Flussmündungen sind Voraussagen über die Gezeitenwelle, die bei Flut stromaufwärts läuft, von besonderer Bedeutung.
== Küstenphänomene
In Küstennähe sind die Gezeiten erheblich durch die geometrische Form der Küsten beeinflusst.
Das betrifft sowohl den Tidenhub als auch den Zeitpunkt des Eintretens von Hoch- und Niedrigwasser.
Die für jeden Ort ungefähr konstant bleibende Zeitdifferenz zwischen Hochwasser und Höchststand des Mondes wird als Hafenzeit, Tiden- oder Hochwasserintervall bezeichnet.
In der Nordsee z. B. laufen Ebbe und Flut in einer Kreiswelle herum, so dass es an den Nordseeküsten Paare von Orte gibt, wo der eine gerade Hochwasser hat, wenn am anderen Niedrigwasser ist.
Der Tidenhub unterscheidet sich nicht nur zwischen verschiedenen Regionen; an vorgelagerten Inseln und Kaps ist er geringer als an der Festlandsküste, in Buchten und Flussmündungen manchmal höher als an der vorderen Küste.
Der Tidenhub ist an den Küsten der Weltmeere oft größer als auf offener See.
Das gilt insbesondere für trichterförmige Küstenverläufe.
Das Meer schwappt bei Flut gewissermaßen an die Küste.
So beträgt der Tidenhub in der westlichen Ostsee nur etwa 30 Zentimeter, an der deutschen Nordseeküste etwa ein bis zwei Meter.
In Ästuaren (Mündungen) der tidebeeinflussten Flüsse, zum Beispiel Elbe und Weser, beträgt der Tidenhub aufgrund der Trichterwirkung in diesen auch Tidefluss genannten Abschnitten bis über vier Meter.
Noch höher ist der Tidenhub beispielsweise bei St. Malo in Frankreich oder in der Severnmündung zwischen Wales und England.
Er kann dort über acht Meter erreichen.
In der Bay of Fundy treten die weltweit höchsten Gezeiten mit 14 bis 21 Metern auf.
Die Zunahme der Höhe der Flutwelle an den Küsten erfolgt in etwa nach dem gleichen Prinzip wie bei einem Tsunami.
Die Geschwindigkeit der Flutwelle verringert sich in flachem Wasser, wobei sich die Höhe der Welle vergrößert.
Im Gegensatz zum Tsunami ist die Gezeitenwelle aber nicht Resultat eines einzelnen Impulses, sondern enthält einen Anteil, der durch die Gezeitenkraft stets neu angeregt wird.
Die durch die Tide auf hoher See an den Küsten angeregten Meeresschwingungen können auch zu Schwingungsknoten führen, an denen gar kein Tidenhub auftritt (Amphidromie).
Ebbe und Flut rotieren gewissermaßen um solche Knoten herum.
Herrscht auf der einen Seite Ebbe, so herrscht auf der gegenüberliegenden Seite Flut.
Dieses Phänomen findet man vor allem in Nebenmeeren, wie der Nordsee, die drei solcher Knoten aufweist (siehe diesbezügliche Abbildung im Artikel Amphidromie).
Herausragend ist hierbei vor allem die Tideresonanz der Bay of Fundy.
Durch die Gezeiten werden insbesondere in Küstennähe erhebliche Energiemengen umgesetzt.
Dabei kann die kinetische Energie der Strömungen oder auch die potentielle Energie mittels eines Gezeitenkraftwerks genutzt werden.
=== Wirkung in Flüssen
Mit der Ausbaggerung von Fahrrinnen für den Schiffsverkehr reicht der hohe Tidenhub der Mündung heute in den Ästuaren weit flussaufwärts, wo er früher schon deutlich nachließ (Vgl.
Elbvertiefung und Weserkorrektion).
Flussaufwärts wird der Tidenbereich heutzutage vielerorts durch Wehre begrenzt, die gleichzeitig als Staustufen in den zuführenden Flüssen einen Mindestwasserstand für die Schifffahrt garantieren können (zum Beispiel Richmond Lock in der Themse), aber auch teilweise für die Nutzung der Wasserkraft geeignet sind (siehe Untersuchungen für die Themse und das bestehende Weserkraftwerk Bremen).
Die Mündung der Themse mit ihrem relativ hohen Tidenhub ist ein klassisches Beispiel, dass bei sehr starken Tidenströmen die Erosion so stark und die Sedimentation so gering ist, dass sich ein Ästuar ausbildet.
Im Rhein-Maas-Schelde-Delta haben Sedimentation und Erosion jahrtausendelang zusammengewirkt.
Die Sedimentation hat bewirkt, dass die einmündenden Flüsse versandeten und in neue Betten ausbrachen, wodurch eine Vielzahl von Flussmündungen entstand.
Zwischen Antwerpen und Rotterdam, wo der Tidenhub groß ist, haben die gezeitenbedingten Pendelströme diese Flussmündungen zu Ästuaren aufgeweitet.
An der flachen Küste östlich des holländischen Dünengürtels sind vom frühen 12. bis ins frühe 16. Jahrhundert Sturmfluten weit ins Land gedrungen und haben von der Mündung des östlichsten Rheinarms IJssel aus die Zuiderzee ausgewaschen, an der Mündung der Ems den Dollart und noch weiter östlich den Jadebusen.
Zwischen diesem und dem Ästuar der Weser bestand von Anfang des 14. bis Anfang des 16. Jahrhunderts ein Weserdelta aus Ästuaren und Hochwasserrinnen, das dem Delta in Zeeland ähnelte.

Klexikon (einfache Sprache):
Ebbe und Flut kommen an den Küsten vieler Meere vor.
Gemeint ist, dass Hochwasser und Niedrigwasser täglich wechseln.
Die Zeit, in der der Wasserstand fällt, also zwischen Hochwasser und Niedrigwasser, nennt man Ebbe.
Die Zeit des ansteigenden Wassers, vom niedrigsten Wasserstand bis zum höchsten, nennt man Flut.
Beides zusammen bezeichnet man auch als Gezeiten oder niederdeutsch "Tiden".
Jede Tide dauert etwas mehr als sechs Stunden, jeden Tag gibt es deshalb zwei Fluten und zwei Ebben.
Sie verschieben sich pro Tag um etwa eine Stunde nach hinten.
Sie geschehen also jeweils eine Stunde später als am Vortag.
Ausgelöst wird das durch die Anziehungskraft des Mondes.
Außerdem dreht sich die Erde selbst.
Beides zusammen lässt das Wasser in den Weltmeeren wie in einem großen Eimer hin- und herschwappen.
Auch die Sonne hat Auswirkung auf die Gezeiten.
Das merkt man vor allem dann, wenn Mond und Sonne das Wasser in dieselbe Richtung "ziehen":
Dann gibt es eine besonders hohe Flut, die man Springflut nennt.
Wenn die Anziehungskräfte von Mond und Sonne sich dagegen ausgleichen, entstehen eher niedrige Nippfluten.
Wie hoch der Tidenhub ausfällt, also der mittlere Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser, das hängt von der Größe des jeweiligen Meeres und von der Beschaffenheit der Küste ab.
An steilen Küsten ist der Unterschied geringer, an flachen Küsten dagegen größer.
An besonders flachen Küsten wie der Nordsee gibt es das Wattenmeer:
Das sind riesige Flächen, die bei Ebbe komplett "trockenfallen" und erst bei Flut wieder von Wasser überspült werden.
An manchen Nebenmeeren, die nur wenig Verbindung zum Ozean haben, merkt man die Gezeiten dagegen kaum, zum Beispiel an der Ostsee oder am Mittelmeer.