Hva er tidevann?

Det var først med Isaac Newton mange av fenomenene knyttet til tidevannet ble forklart. 

Ved å anvende gravitasjonsloven som han selv hadde utviklet, kunne han vise at tidevannet skyldes månens og solens tiltrekning på vannmassene i havet.

Isaac Newton

Tidevannsproduserende krefter

Hvis vi konsentrerer oss om jord-måne-systemet og ser bort fra jordrotasjonen, kan fenomenet forklares på en forenklet måte. Mellom jorden og månen finnes det tiltrekningskrefter (gravitasjonskrefter, se figur 4a). I det punktet på jordoverflaten (A) som er nærmest månen, vil gravitasjonskraften være litt større enn i jordens sentrum (O), fordi avstanden til månen er mindre. På motsatt side (C) er avstanden til månen litt større, og gravitasjonskraften vil være litt mindre.

Figur 4a: Tiltrekningskrefter med hensyn til månen

Figur 4b: Jorden og månen roterer rundt et felles tyngdepunkt, med en periode på 27,3 dager

Jorden og månen roterer omkring et felles tyngdepunkt (figur 4b). Når jord-måne-systemet roterer rundt et felles tyngdepunkt, oppstår sentrifugalkrefter (figur 5) som virker i motsatt retning av tiltrekningskreftene. Vi får da en balanse mellom disse kreftene (figur 6).

Figur 5: Sentrifugalkraften er den samme i hvert punkt på jorden og er rettet bort fra Figur månen

Figur 6: Sentrifugalkraften og tiltrekningskreftene balanserer hverandre i Jordens senter

Figur 7: De tidevannsproduserende kreftene er resultanten av sentrifugalkraften og tiltrekningskreftene

Differansen mellom tiltrekningskreftene mellom jorden og månen og sentrifugalkreftene for systemet jord-måne kalles tidevannsproduserende krefter (figur 7). Nærmest månen (A) vil den tidevannsproduserende kraften være rettet mot månen, og på motsatt side (C) vil kraften være rettet fra månen og være like stor som på den andre siden. Midt mellom disse punktene (punktene B og D) er kraften rettet mot jordens sentrum. Kraften er her halvparten så stor som den er ved punktene nærmest og lengst fra månen.

Jord-måne-sol-systemet
I jord-måne-sol-systemet går både jorden og månen rundt solen. Månen går i tillegg rundt jorden. Begge dreier seg rundt sin egen akse og videre varierer farten, avstanden og vinklene mellom banene til jorden og månen. Hver av disse bevegelsene fører til en periodisk variasjon i den tidevannsproduserende kraften. Dette fører igjen til at det ikke bare er en, men mange bølger som forplanter seg rundt jorden. Størrelsen på solens tidevannsproduserende kraft er om lag 46% av månens.

Dekket av dypt vann uten treghet og friksjon

Vi kan tenke oss at jorden er helt dekket av dypt vann uten treghet og friksjon, slik at vannoverflaten momentant innstiller seg etter de kreftene som virker. Vi vil da få høyvann på den siden som vender mot månen og på den siden som vender vekk fra månen. I områdene midt mellom får vi lavvann (se figur 8). Ettersom jorden roterer, vil høy- og lavvannene forplante seg rundt jorden som en bølge. Det samme resonnementet kan gjøres for jord-sol-systemet.

Spring og nipp

Figur 8 : Figuren viser månens innvirkning på høy- og lavvann

Figur 9: Figuren viser den innbyrdes plasseringen av sol - måne - jord ved spring

Dersom jorden, månen og solen står på en linje (se figur 9), vil tidevannskreftene fra solen legges til tidevannskreftene fra månen. Vi får da ekstra stor tidevannsforskjell. Dette skjer når månen er ny eller full, og kalles spring-periode. 

Hvis månen og solen står som vist på figur 10, vil derimot kreftene fra solen og månen motvirke hverandre. Vi får da ekstra små tidevannsforskjeller. Dette skjer når månen er halv, og kalles nipp-periode. Nipp- og spring-periodene kommer godt fram i figur 11.

Figur 10: Figuren viser den innbyrdes plasseringen av sol - måne - jord ved nipp

Figur 11: Beregnet tidevann for Tromsø for desember 1996