Aarde, maan, en getij

De maan is de dichtstbij gelegen buurplaneet van de aarde. Zij bevindt zich op een gemiddelde afstand van 384.400 km; dit lijkt een grote afstand, maar volgens astronomische maatstaven is dit betrekkelijk dichtbij. Deze nabijheid heeft tot gevolg dat de aarde en maan een sterke invloed op elkaar uitoefenen. Veel van het leven in de oceanen wordt op de een of andere manier door maanritmen beheerst. Ook de getijdenwerking wordt opgewekt door de zwaartekracht-aantrekking van de maan (en de zon).

Het stelsel aarde maan

Van de vele verschijnselen die het gevolg zijn van het stelsel aarde-maan, zijn de getijden het bekendst. Vrijwel iedereen weet dat de getijden worden opgewekt door de gravitatieve werking van de zon en maan ten opzichte van de aarde. Deze getijden hebben ook een rol gespeeld in de ontstaansgeschiedenis van aarde en maan. Vrijwel alle mechanische energie van de getijden is rechtstreeks 'gestolen' van de aswentelingsenergie van de aarde en de beweging van de maan om de aarde. Vanaf het ontstaan van beide lichamen tot nu, heeft dit geresulteerd in afname van de daglengte op aarde, en het langzaam wegdrijven van de maan (ongeveer 3 cm per jaar). De maan veroorzaakt getijden in de oceanen, en in mindere mate in de atmosfeer en in de vaste aarde. Omgekeerd veroorzaakt de aarde ook getijden op het maanoppervlak.

Getijden

Hioewel de onderliggende oorzaken van de getijden eenvoudige te verklaren zijn, zijn er invloeden werkzaam die kleine onregelmatigheden tot gevolg hebben met een soms zeer gecompliceerd karakter. Als de aarde een volledig stijf lichaam was, zouden de getijdeverschijnselen uitsluitend in de zeeën en oceanen voorkomen. Als de aarde een volmaakt elastisch lichaam was, zonder enige stijfheid, zouden de watergetijden nauwelijks waarneembaar zijn. Door de werking van de zwaartekracht trekt de maan het water op aarde aan. Het punt van de aarde dat het dichtst naar de maan toe gedraaid is, ondervindt de grootste invloed van deze zwaartekracht. Omdat de aarde draait, zal dit punt doorgaans tweemaal gepasseerd worden. Een periode van hoogwater noemt men vloed, een periode van laagwater eb. De meeste zeeën en oceanen geven tweemaal hoogwater te zien in een periode van 24 uur en 51 minuten; dit is de periode van aswenteling van de aarde met betrekking tot de verplaatsing van de maan tijdens zijn omwentelingsperiode om de aarde (29,5 dag).
Hoewel de maan in de periode van 24 uur en 51 minuten ieder punt van het aardoppervlak slechts één keer passeert, treedt er toch tweemaal hoogwater op, doordat de aantrekking van de zon en de maan de oceanen in twee richtingen vervormt, naar het aantrekkende hemellichaam toe én er vanaf, zodat er aan beide kanten van de aardbol een ‘waterbult' tot stand komt (zie figuur). Omdat de helft van de aarde die het verst van de maan afgedraaid is de geringste zwaartekracht ondervindt, is hier ook sprake van hoog water. Als de getijdegolven op de oceanen niet de invloed zouden ondergaan van de wrijving met de onregelmatige oceaanbodem en andere factoren, zou er één getij per 12 uur 25 minuten passeren onder invloed van de maan en een ander getij iedere 12 uur onder invloed van de zon. Ten gevolge van de vorm van de zeeën en oceanen echter -met er tussenin landmassa’s, smalle zeestraten, wind en stromen- geeft de aarde als geheel een zeer breed scala van getijdeverschijnselen te zien. Een bepaalde plaats kan helemaal géén getijden hebben, of meer dan vier. De hoogte van de getijden varieert tussen ruime grenzen. Het verschil tussen hoog- en laagwater (de amplitude van het getij) loopt van slechts een paar centimeter in meren tot meer dan 12 centimeter in de Fundybaai. De amplitude van het getij is echter sterk afhankelijk van de onderlinge positie van de maan, de aarde en de zon.

Springtij en doodtij

Bij nieuwe maan of volle maan (14 dagen oud), als de zon, de maan en de aarde op één lijn liggen (bekend als lichamen op een rij) is het verschil tussen hoog- en laagwater het grootst. Dit is het tijdstip van springtij, waarbij extra hoge vloed- en extra lage ebstanden voorkomen (zie figuur). Bij het eerste en laatste kwartier van de maan, als de maan respectievelijk 7 en 21 dagen oud is, werken de aantrekkingen van de zon en de maan elkaar tegen. Het getij dat hiervan het resultaat is, wordt doodtij genoemd.
Ongewoon hoge vloeden treden op als de zon en maan een bijzondere positie innemen ten opzichte van de aarde. Het getij bereikt een piekhoogte als twee voorwaarden tegelijkertijd worden vervuld:

1. de aarde bevindt zich op het punt van zijn baan dat het dichtst bij de zon ligt (perihelium).
2. de maan bevindt zich op het punt van zijn baan dat het dichtst bij de aarde ligt (perigea), en staat bijna op een lijn met zon en aarde.

Deze bijzondere getijconditie's doen zich maar zelden voor, in de periode van 1 tot 4000 na Chr. alleen in de jaren 1340, 1433, 1526, 1619, 3182, 3275, 3368, en 3461.