Hoe werken getijden op de Aarde?

Iedereen kent het wel, je bent een dag aan de kust en je gaat het strand op voor een stevige wandeling of om te genieten van de gezonde zeelucht en de golfslag van de zee. Het ene moment is het zeewater dichtbij de kade en enkele uren later is dit dan weer een stuk verder. We spreken hier over het getijde. Maar hoe komt dit nu precies tot stand? Dit artikel is een resultaat van een gastblog door teamlid Kenneth Noyelle.

Laagwater en hoogwater

De oorzaak van het getijde ligt aan de positie van de maan ten opzichte van de aarde. Elk hemellichaam heeft onderling een bepaalde aantrekkingskracht tot elkaar. Hierdoor wordt er ook een aantrekkingskracht uitgeoefend op het water op onze aarde. Daardoor gaat het water van op aarde zich als een soort ellips gedragen. Doordat de aarde rond zijn as draait in een tijdspanne van 24 uur gaat iedere plaats op aarde zich twee keer in lijn bevinden met deze aantrekkingskracht en twee keer haaks hierop staan.

voorbeeld hoogwater in de benelux

Hoogwater in de Benelux (kanoclublier)

Wanneer de Benelux zich bevindt in een gebied dat in lijn ligt met de aantrekkingskracht van de maan (met zwarte pijl aangeduid in figuur 1), dan spreekt men bij ons van hoogwater. Dit gebeurt dus op 2 momenten van de dag, dus als de Benelux zich op één van bovenstaande posities van de twee zwarte punten bevindt (aangeduid op zwarte stip op figuur 1).

voorbeeld laagwater in de benelux

Laagwater in de Benelux (kanoclublier)

Ligt de Benelux daarentegen haaks op die aantrekkingskracht (aangeduid met zwarte pijl op figuur 2) dan is er bij ons laagwater. Dit gebeurt ook op 2 momenten van de dag, wanneer de Benelux zich op één van de bovenstaande posities bevindt (aangeduid met zwarte stip op figuur 2).

Doordat de aarde rond haar as draait en de positie van de Benelux dus wijzigt, wordt er gesproken van eb wanneer de Benelux zich gaat verplaatsen van een positie waarbij er hoogwater is naar een positie van laagwater. Bij vloed gaat de Benelux zich dan weer verplaatsen van een positie met laagwater naar een positie met hoogwater.

Algemeen kan men er dus van uitgaan dat er 2 maal per dag hoogwater optreedt en 2 maal laagwater in de Benelux, maar omdat de maan zich ook verplaatst, is er per dag ongeveer een verschuiving van 50 minuten van het tijdstip van hoogwater en laagwater.

hoogwater en laagwater ten opzichte van tijd

Voorstelling van hoogwater (high tides) en laagwater (low tides) ten opzichte van de tijd. (NOAA)

Springtij en doodtij

Niet enkel de maan speelt een rol in het getijde, ook de zon heeft een minimale invloed op het getijde van de aarde. Deze invloed is echter minder groot dan deze van de maan, vermits de afstand van de zon tot de aarde veel groter is en er dus minder aantrekkingskracht is, al is deze niet te verwaarlozen. Door deze extra aantrekkingskracht kunnen er twee situaties ontstaan, namelijk: springtij en doodtij.

verschil tussen springtij en doodtij

(VLIZ)

Men spreekt van springtij wanneer de aantrekkingskracht van zowel de zon en de maan hier ongeveer in eenzelfde lijn liggen. Hierdoor wordt de ellipsvorm van het water op aarde nog wat versterkt, doordat er nu twee krachten gaan samenwerken. Als deze situatie zicht voordoet, dan is het verschil tussen hoog- en laagwater meer uitgesproken dan anders. Springtij zal zich dus voordoen om de 14 dagen, wanneer er  nieuwe maan is (zie figuur 4 afbeelding linksonder) of volle maan (zie figuur 4 afbeelding linksboven).

Wanneer de aantrekkingskracht van de zon en de maan op de aarde dan weer haaks op elkaar staan, spreekt men van doodtij. Door deze tegenwerkende krachten is de ellipsvorm van het water op aarde heel wat minder. Hierdoor is het verschil tussen hoog- en laagwater minder uitgesproken dan normaal. Doodtij gaat zich eveneens voordoen om de 14 dagen, wanneer de maan zich in de fase van het eerste kwartier bevindt (zie figuur 4 afbeelding rechtsboven) of in de fase van het laatste kwartier (zie figuur 4 afbeelding rechtsonder).

Doordat de aarde in een ellipsvormige baan rond de zon draait en de zon hierbij niet geheel in het centrum van deze ellips ligt, is hier ook nog een verschil in aantrekkingskracht van de zon. Wanneer de aarde dichtbij de zon staat, het perihelium genoemd, is deze aantrekkingskracht het grootst. Dit perihelium valt op aarde tussen 2 en 5 januari. Als er op dat moment springtij is, dan is dit nog iets sterker dan normaal. Als er op dat moment doodtij is, dan is het verschil tussen hoog- en laagwater nog iets minder.

Als de zon het verst van de aarde staat, het aphelium genoemd, dan is het effect van de kracht van de zon op aarde minder dan normaal. Het aphelium vindt op aarde plaats tussen 3 en 6 juli. Daardoor is het effect van een springtij of doodtij op dat moment iets minder uitgesproken.

elipsvormige baan van de aarde rond de zon

Vereenvoudigde voorstelling van de ellipsvormige baan van de aarde rond de zon.

Getijden Noordzee

Onze Noordzee heeft een té klein oppervlak om een eigen getij te hebben. Onze getijdengolf kent zijn oorsprong in de Zuidelijke IJszee (tussen Australië en Antarctica). Deze golf verplaatst zich met hoge snelheid in de Atlantische Oceaan naar het noorden. Omdat deze getijdengolf zo’n grote afstand aflegt duurt het bij volle of nieuwe maan bij ons, nog 2 à 3 dagen vooraleer er werkelijk springtij optreedt. Het getij van de Noordzee komt in twee golven aan vanuit de Atlantische Oceaan.

Een eerste golf komt vanuit de Atlantische Oceaan langs de oostkust van Schotland en Engeland binnen. Deze golf wordt vervolgens in het nauwere, zuidelijke deel omgebogen en gaat zo langs de Belgische en Nederlandse kust terug noordoostwaarts (zie figuur 6 rode lijn met nummer 1). Deze golf draait dus tegen de klok in op onze Noordzee.

Een tweede iets geringere golf komt vanuit de Atlantische Oceaan, het nauw van Calais binnen (zie figuur 6 rode lijn met nummer 2). Deze golf versmelt zicht uiteindelijk met de eerste golf.

getijdengolven in de noordzee

(VLIZ)

De witte lijnen op figuur 6 tonen de waterhoogtelijnen aan op de Noordzee. Dit wil zeggen dat alle punten op 1 lijn op een specifiek moment dezelfde waterhoogte hebben. Deze lijnen komen op de Noordzee op 2 punten samen (zie blauwe stippen op figuur 6). De plaatsen waar deze hoogtelijnen samenkomen worden amfidromische punten genoemd. Op deze plaatsen is er geen verschil tussen laag- en hoogwater. De lijnen die tegenover elkaar staan op deze punten hebben dan ook dezelfde waterhoogte op dat moment.

Invloed van weerfenomenen op de waterstanden

Een eerste grote invloed op de waterstanden in de Benelux is de wind. Hierbij zijn twee grote factoren van belang, namelijk de windsterkte en de windrichting.

Het Noordzeewater kan beschouwd worden als een horizontaal wateroppervlak. Dit wil zeggen dat geen enkele factor inspeelt op het water als het oppervlak geheel horizontaal ligt. Wanneer het echter begint te waaien, is dit niet meer van tel en is er een schuifspanning op het wateroppervlak. Deze spanning zorgt ervoor dat het water in de windrichting mee gaat stijgen. Als de windrichting dus pal op de kustlijn staat vanuit het noordwesten, dan is er een duidelijke stijging merkbaar.

Onderstaande afbeelding toont duidelijk de stijging van het wateroppervlak te zien op het golfprofiel door invloed van de wind. Algemeen kan men stellen dat wanneer de windsnelheid verdubbelt, de schuifspanning zal toenemen met een factor 4. Daarbij is ook de zwaarte van de lucht die over het wateroppervlak wordt geduwd belangrijk. Warme lucht stijgt en is dus lichter, terwijl koude lucht daalt en dus zwaarder is. Hierdoor heeft koude lucht ook meer grip op het wateroppervlak als de wind erover waait.

wateroppervlak met bijbehorend windprofiel

Voorstelling van de wind over het wateroppervlak met bijbehorend windprofiel. (PlaneetZee)

Een derde factor die een rol speelt bij de waterstand, is de luchtdruk boven het wateroppervlak. Hoe hoger de luchtdruk boven het water, hoe lager de waterstand. Hoe lager de luchtdruk boven het water, hoe hoger de waterstand. Onderzoek heeft aangetoond dat bij een daling van de luchtdruk met 1 hectopascal (hPa), het waterniveau met 1 cm stijgt.

Sint-Ignatiusvloed

Een voorbeeld van een samenloop van zowel springtij als een noordwesterstorm is de Sint-Ignatiusvloed, die zich voltrok in de nacht van 31 januari 1953 op 1 februari 1953. Hierbij werd het water tot een recordhoogte omhooggestuwd. In Nederland overstroomde een groot deel van de provincie Zeeland, West-Brabant en de Zuid-Hollandse eilanden. Hierbij vielen er meer dan 1800 doden en ook in België, Duitsland en Engeland vielen meer dan 100 slachtoffers. 100 000 mensen verloren zo hun woning en hun bezittingen. Ook heel veel dieren werden het slachtoffer van deze ramp.

ignatiusvloed door springtij en stormweer

Gevolgen van de Sint-Ignatiusvloed op 1 februari 1953: hele woongebieden staan volledig blank. (Rijkswaterstaat)


Lees ook eens: