Bakgrunn: Hva er tidevann?

Flo og fjære, eller høyvann og lavvann, forårsakes hovedsaklig av gravitasjonskreftene fra månen og sola. Men hvorfor er det høyvann på to sider av jordkloden samtidig?

Published

Over hele kysten er det en regelmessig veksling i vannstanden. Den laveste kalles fjære, og den høyeste kalles flo eller høyvann. Tidsrommet mellom hver gang det er flo eller fjære er ca 12 timer og 25 minutter, eller et halvt månedøgn.

De fleste steder på jordoverflaten er månen viktigst for tidevannet. Sola bidrar også, men med en virkning som er omtrent bare halvparten (4/9) av månens, blant annet fordi sola er mye lengre unna. Virkningen fra sola kommer til som en modifikasjon av månebølgen.

Pytheas

Det sies i historien at det var utforskeren Phyteas som fant ut at tidevannet var knyttet til månens gang rundt 400 år før Kristi fødsel. Phyteas skal ha reist fra Massilia (i Middelhavet) til den engelske kanal.

Der finnes noe av det sterkeste tidevann vi kjenner, og dette må ha overrrasket ham, ettersom tidevannet i Middelhavet er ganske svakt. Men sannsynligvis har sammenhengen mellom tidevannet og månen vært kjent lenge før Phyteas.

Jordkloden har to tidevannsbølger fra månen

Veldig enkelt kan man si at månens gravitasjonskrefter trekker vannet i havet mot månen, slik at det buler ut på den siden av jorda som vender mot månen. Men snodig nok er det de fleste steder flo og fjære to ganger om dagen. Det vil si at høyvannet som vender mot månen er akkompagnert av et høyvann på den motsatte siden av kloden.


Dersom du er på kysten, og månen står rett over hodet ditt, bør du kunne se at det er flo. Om månen står rett over hodet på de som spaserer rundt på motsatt side av planeten fra deg, så bør det også være flo, eller høyvann, der hvor du står.

Havet buler altså mot og fra månen samtidig på hver sin kant. Veldig forenklet kan man si at høyvannet på den siden som ikke vender mot månen er forårsaket av at månen trekker jorda bort fra vannet der.

Sentrifugalkreftene vinner litt

Litt mer komplisert kan man si at den delen av havet som er nærmest månen blir trukket mest mot månen. Selve jordkloden blir også trukket mot månen, og det blir vannet på den andre siden også, men litt svakere, fordi avstanden til månen er større, og tyngdekreftene derfra ikke får virke så sterkt. Man kan si at vannet på den andre siden henger litt igjen.

Vi må også huske på at jordkloden spinner rundt seg selv. Alle som har sittet på en karusell vet at man lett kan bli slengt av når det går fort rundt - om man ikke er spent fast. For vannet som ligger lengst fra månen, er det akkurat som om sentrifugalkreftene vinner litt, og havet buler derfor ut i motsatt retning av månen.

- Denne modellen er en sterk forenkling, og tar utgangspunkt i en jordklode som er dekket av hav over alt. Det er den ikke i virkeligheten. Kontinentene bøyer og reflekterer tidevannsbølgen, sier Herman G. Gade ved Universitetet i Bergen. Han er professor i oseanografi.

Springflo

"Høyvannet blir størst når månen, jorda og sola står på linje."
"Høyvannet blir størst når månen, jorda og sola står på linje."

Jorda roterer 180 grader på 12 timer. På samme tid roterer månen 6 grader rundt jorda. Dette fører til at månedøgnet blir litt lengre enn (sol)døgnet; ca 24 timer og 51 minutter. Tvillinghøyvannet og månens rotasjon betyr at de fleste kystområder på kloden opplever flo med nær faste intervaller på 12 timer og 25 minutter.

I tillegg skjer det vekslinger mellom maksimum og minimum tidevannsforskjeller innenfor en periode på ca 14 dager, som skyldes sola og månens innvirkning i fellesskap.

Tidevannseffekten er størst når månen og sola står på linje med jorda, noe som skjer når det er fullmåne og nymåne.

Tidejord

Men det er ikke bare havet som blir trukket mot månen. Alle partiklene på jorda blir trukket i samme retning. Man sier at den faste jorden har tidejord.

- Du kan se for deg jordkloden litt som en amerikansk fotball. Denne formen kaller vi en ellipsoide i matematikken. Kloden får to poler i forhold til månen, i alle fall når man tenker seg en vanndekket jord. Systemet med tidejord, hvor månen drar i den faste jorden, er langt mer symmetrisk enn forholdene er i havet.

Jordskorpa løfter seg

- Tidebevegelsen i jorda er nokså stiv; og i motsetning til havet blir det lite sidebevegelse. Jordskorpa løfter seg litt under månen, og tilsvarende løfter den seg også på den andre siden av kloden, forklarer Gade.

Jordskorpa løfter seg typisk en halv meter, noe som er ganske umerkelig sammenlignet med jordens diameter på 12 600 000 meter. Jordens mantel har nok fleksibilitet til at en slik bølge passerer uten sprekkdannelser og andre problemer.

Tidevannsbølgene er også tvungne bølger, men med en betydelig frihetsgrad. Vertikalt er ikke bvegelsen særlig forskjellig fra den i jordskorpen, men horisontalt kan tidevannsbevegelsen omfatte forskyvninger på flere kilometer. Bølgene fra dyphavet trenger også inn i havbukter og fjorder, og påvirker dermed alle sjøområder som står i forbindelse med havet.

- Du kan tenke deg at du er ute på sjøen i en båt, og det er bølger samtidig som det ikke blåser. Båten vil vugge frem og tilbake i en sidebevegelse, samtidig som den beveger seg opp og ned. Men siden det ikke blåser, vil båten bli liggende der den har ligget hele tiden, forklarer Gade.

Bølgelengde opp til flere tusen kilometer

Men tidevannsbølgene er mye, mye lengre enn bølgene som vugger båten. Bølgelengden er avhengig av hvor dypt havet er. Der hvor det er grunt blir ikke tidevannsbølgene så lange, men på store havdyp kan bølgelengden være 1 000 kilometer.

- På en vanndekket jord vil tidevannsbølgene stå stille i forhold til månen, og vi vil få to høyvannsområder som vandrer rundt jorda, sier Gade.

Han minner om at tidevannsbølgen ikke får anledning til å vandre rundt jorda i virkeligheten, på grunn av kontinentene.

- Høyvannet, eller tidevannsbølgen, dreier seg og roterer, og vi får et system av roterende bølger i havet. Tidevannsbølgen deles i mange geografisk adskilte enkeltbølger, som til sammen danner et komplisert system, forklarer Gade.

Amfidromiske bevegelser

På grunn av kontinentene kan ikke disse bølgene bevege seg fritt, men blir tvunget til å føye seg etter topografien i de i enkelte havene. I stedet for å fortsette i retningen til tidevannskraften bøyer bølgene av, og blir tvunget til å gå i sluttede kretsløp.

- Jordrotasjonen favoriserer slike kretsløp som går motsols, slik at det i både store og små hav dannes tidevannbølger som roterer mot urviseren på den nordlige halvkule, og vanligvis med urviseren på den sørlige. I senteret for denne bevegelsen er det lite tidevann. Du kan få til noe lignende ved å sveive litt på et glass med vann, sier Gade.

Denne typen roterende bølgefelter har vi i alle hav. Man kaller det amfidromisk bevegelse (amfi- på begge sider eller rundt om, som i amfiteater, -drom, kurs eller bane, som i velodrom og hippodrom). Bare i Nordsjøen er det tre slike amfidromiske sentra.

Kysten og havbunnen

I tillegg til månen, sola og kontinentene finnes det også flere faktorer som virker inn på tidevannet: For eksempel det at månen ikke går i en perfekt sirkel rundt jorda, men beveger seg i en ellipse, og dermed gir en forsterket og svekket virkning.

Formen på kystlinja og havbunnen påvirker den vertikale forskjellen mellom flo og fjære på flere måter. I en vik med en stor munning som blir smalere i bunnen, vil for eksempel det enorme volumet av tidevann bli tvunget oppover, og forårsake større forskjeller.

Forskjellen i vannstand avhenger altså av hvor du befinner deg. Ved øyer i åpent hav er tidevannsvekslingen ubetydelig. Ved fastlandskystene er den meget forskjellig med hensyn til både tid og størrelse.

Over 15 meter

"Tidevann kan omdannes til energi."
"Tidevann kan omdannes til energi."

Kystens og farvannets topografi har mye å si. Forskjellen kan være over 15 meter, som den er ved springflo ved Nova Scotia. Langs Norskekysten er forskjellen mellom flo og fjære liten i sør og øst (ca 35 centimeter i Mandal i november). Fra Vestlandet øker forskjellen, og kommer opp i nesten tre meter i nord.

Hastigheten på tidevannet er betinget av hvilke hindringer det møter. Mellom to øyer og i trange sund inn i fjorder vil strupningen kunne føre til store høydeforskjeller og tilsvarende større hastigheter på tidevannsstrømene.

Dette er ideelle plasseringer av tidevannsanlegg, som kan gjøre tidevannet om til elektrisitet.

Eksterne linker:

UiO: Tidevannsmodeller
Georgia State University: Tidal influences
UiO: Isaac Newton - bevegelseslover og universell gravitasjon
UiO: Flo- og fjæretabeller
Norsk meteorologisk institutt: Tidevann og vannstand for norskekysten
Bad astronomy: Tides, the earth, the moon, and why our days are getting longer
Mikolaj Sawicki: Myths about gravity and tides