Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

Tidevand

Oprindelige forfattere JBendt, KGus og TrChr

Massetiltrækningen fra Månen og Solen fremkalder store tidevandsbølger i havområder, der er tilstrækkeligt store, og herfra bevæger bølgerne sig rundt til andre have (se boks 3-3). Tidevandet i Danmark skyldes de tidevandsbølger, der opstår i Nordatlanten og herfra forplanter sig op igennem den Engelske Kanal og sydover ned igennem Nordsøen fra området mellem England og Norge. Disse tidevandsbølger mødes i den sydlige del af Nordsøen, og den resulterende bølge bevæger sig videre op langs den jyske vestkyst og ind i Kattegat og Østersøen (figur 3-10).

På grund af corioliskraften bliver tidevandsbølgen på den nordlige halvkugle „stemmet op“ mod kysten til højre for bølgens bevægelsesretning. I Nordsøen betyder dette, at vandstanden ændrer sig mest inde langs den engelske østkyst, idet tidevandsbølgen her bevæger sig sydpå. Tilsvarende betyder den nordgående tidevandsbølge op langs den jyske vestkyst, at vandstanden ændres mere inde ved kysten end længere ude.

Tidevandets indflydelse på vandstanden aftager eksponentielt med afstanden fra kysten. Derfor vil vandstandsændringerne i en afstand på omkring 200 km fra kysten være aftaget til ca. en trediedel. Denne virkning observeres også i Kattegat, hvor den sydgående tidevandsbølge kun er halvt så stor i Göteborg som den er i Frederikshavn.

Annonce

Boks 3-3. Tidevandskraften

Jorden bevæger sig i en svagt ellipseformet bane rundt om Solens og Jordens indbyrdes massemidtpunkt. Massemidtpunktet mellem to legemer er i princippet bestemt af legemernes masse og deres indbyrdes afstand. F.eks. er massemidtpunktet af en lang stang, hvorpå der for enden er placeret to kugler af forskellig størrelse, netop det punkt på stangen, hvor den kan holdes i balance. Derfor befinder massemidtpunktet i Jord-Sol-systemet sig i realiteten inde i Solen på grund af Solens store masse i forhold til Jordens.

 A. Massetiltrækningen eller tiltrækningskraften fra himmellegemerne påvirker Jordens overflade og medvirker til den kraft, der forårsager tidevandet. Månens og Solens tiltrækning er de vigtigste for tidevandet på Jorden. Tiltrækningskraften er derfor størst, når der er fuldmåne eller nymåne, idet de to himmellegemer netop da står på linje i forhold til Jorden. Dette giver anledning til det højeste tidevand, kaldet springflod. I de indre danske farvande domineres tidevandet af den halvdaglige tidevandskomponent M2, der skyldes påvirkningen fra Månen.

A. Massetiltrækningen eller tiltrækningskraften fra himmellegemerne påvirker Jordens overflade og medvirker til den kraft, der forårsager tidevandet. Månens og Solens tiltrækning er de vigtigste for tidevandet på Jorden. Tiltrækningskraften er derfor størst, når der er fuldmåne eller nymåne, idet de to himmellegemer netop da står på linje i forhold til Jorden. Dette giver anledning til det højeste tidevand, kaldet springflod. I de indre danske farvande domineres tidevandet af den halvdaglige tidevandskomponent M2, der skyldes påvirkningen fra Månen.

Tilsvarende bevæger Jorden sig omkring Jord-Måne-systemets indbyrdes massemidtpunkt, der på grund af Jordens store masse i forhold til Månen er lokaliseret inden for Jordradien.

Ved Jordens rotation omkring det fælles massemidtpunkt, hvad enten der er tale Jord-Måne- eller Jord-Sol-systemet, bliver Jorden påvirket af en centrifugalkraft, der virker overalt på Jorden med lige stor kraft. Centrifugalkraften opleves som en kraft, der presser udad, når man står på en karrusel, der snurrer rundt. Det, der forhindrer, at man falder af, er den modsatrettede kraft, hvormed personen holder sig fast. Tilsvarende påvirker centrifugalkraften Jorden, så den ville presse Jorden „udad“ i forhold til dens bane omkring himmellegemet. Det, der holder Jorden „fast“, er tiltrækningskraften, der virker fra det andet himmellegeme.

Tiltrækningskraften fra et legeme er proportional med legemets masse, men aftager også omvendt proportionalt med kvadratet på afstanden til legemet. Selv om Solens masse er meget større end Månens, er Månens påvirkning på Jorden alligevel den største, fordi afstanden til Månen er så meget mindre end afstanden til Solen. Men begge himmellegemer må indgå i beskrivelsen af tidevandet på Jorden, da de er af samme størrelsesorden.

 B. Tiltrækningskraften fra Solen og centrifugalkraften fra Jordens bane omkring Solen balancerer netop i Jordens centrum. På Jordens overflade vil tiltrækningskraften være størst på den side, der er nærmest Solen, fordi tiltrækningskraften er omvendt proportional med kvadratet på afstanden til Solen. Centrifugalkraften er lige stor over hele Jorden, og derfor vil den være lidt større end tiltrækningskraften på den side, der vender bort fra Solen. Det lille misforhold mellem centrifugalkraften og tiltrækningskraften på Jordens overflade skaber den tidevandsgenererende kraft tangentielt på jordoverfladen, der er vist med pile på figuren.

B. Tiltrækningskraften fra Solen og centrifugalkraften fra Jordens bane omkring Solen balancerer netop i Jordens centrum. På Jordens overflade vil tiltrækningskraften være størst på den side, der er nærmest Solen, fordi tiltrækningskraften er omvendt proportional med kvadratet på afstanden til Solen. Centrifugalkraften er lige stor over hele Jorden, og derfor vil den være lidt større end tiltrækningskraften på den side, der vender bort fra Solen. Det lille misforhold mellem centrifugalkraften og tiltrækningskraften på Jordens overflade skaber den tidevandsgenererende kraft tangentielt på jordoverfladen, der er vist med pile på figuren.

For at Jorden kan opretholde sin bane omkring de fælles massemidtpunkter, skal gravitationkraften og centrifugalkraften netop balancere i selve Jordens eget massemidtpunkt, dvs. i Jordens centrum. Men i modsætning til centrifugalkraften, der virker overalt med samme styrke på Jorden og dermed også med samme styrke overalt på Jordens overflade, så aftager tiltrækningskraften med afstanden til himmellegemet (figur B). I Jord-Måne-systemet vil tiltrækningskraften fra Månen derfor være størst på den side af Jorden, der vender mod Månen – her er den lidt større end tiltrækningskraften i Jordens centrum. Tilsvarende vil tiltrækningskraften være lidt mindre på den side af Jorden, der vender bort fra Månen.

Dvs., at der vil være en nettokraft rettet ud mod Månen på den side af Jorden, der vender mod Månen. Tilsvarende vil der på den modsatte side af Jorden være en nettokraft, der er rettet bort fra Månen. Dette skyldes, at centrifugalkraften her vil være lidt større end tiltrækningskraften fra Månen. Der er derfor ikke ligevægt mellem tiltrækningskraften og centrifugalkraften, og dette misforhold mellem kræfterne er den tidevandsgenererende kraft henover Jordens overflade.

Noget tilsvarende gælder for Jord-Sol-systemet: På dagsiden af Jorden er Solens tiltrækningskraft lidt større end på natsiden. Vi oplever ikke denne lille forskel på Månens og Solens tiltrækningskraft, fordi tiltrækningskraften fra selve Jorden er så meget større end kræfterne fra Solen og Månen. Men tiltrækningskraften fra Jorden virker lodret på hele Jordens overflade, så derfor giver den ikke i sig selv anledning til nogen horisontale bevægelser i havet og dermed heller ikke til noget tidevand.

Den tidevandsgenererende kraft påvirker vandet overalt på kloden. Men det er påvirkningen ude på det åbne ocean, der i sidste ende forårsager det tidevand, som vi oplever ved kysten. Den tidevandsgenererende kraft skaber nogle tidevandsbølger, der periodisk bevæger sig rundt i de store oceaner, f.eks. i hele Nordatlanten, og disse bølger forplanter sig videre ind på lavere vand. Ude på det åbne ocean har disse tidevandsbølger en bølgelængde på flere tusinde kilometer og en fasehastighed, der er tidevandsbølgens bevægelseshastighed, på omkring 200 m per sekund. Fasehastigheden for en tidevandsbølge er bestemt af kvadratroden af gravitationskonstanten (g = 9,8 m per sekund2) multipliceret med vanddybden, hvilket for typiske oceaniske vanddybder på 3-4 km giver den høje fasehastighed. Tilsvarende reduceres fasehastigheden af tidevandsbølgen, når bølgen bevæger sig over mere lavvandede områder. Således er fasehastigheden kun omkring 20 m per sekund (svarende til 72 km i timen), når vanddybden er omkring 40 m, som er typisk for de sydlige områder i Nordsøen.

Når bølgens hastighed reduceres, bliver den kinetiske energi i bølgebevægelsen tilsvarende mindre, men dette kompenseres ved en tilsvarende tilvækst i bølgens potentielle energi, svarende til en større bølgeamplitude. Derfor vokser tidevandsbølgens amplitude, når den nærmer sig kontinentalsoklen og de mere kystnære områder.

Tidevandet, som vi oplever det ved kysten, er derfor ikke direkte relateret til, hvorvidt det nu er den ene eller den anden side, der vender ud mod Solen eller Månen. Vandet står f.eks. ikke altid højere på den side, der er tættest på Månen, selvom den tidevandsgenererende kraft her er lidt større end på det omkringliggende vand.

Tidevandets skiften

Tidevandet forårsager en cyklisk bevægelse af vandstanden imellem højvande og lavvande. Vandstandsforskellen karakteriseres ved tidevandsamplituden, der er halvdelen af forskellen mellem højvande og lavvande (figur 3-11). Ved den sydlige del af den jyske vestkyst er tidevandsamplituden omkring 50-100 cm, og den aftager herfra op langs vestkysten og videre ned igennem Kattegat og Bælthavet. I den nordlige del af Kattegat er tidevandsamplituden omkring 30 cm men kun omkring 8 cm ved Gedser. I selve Østersøen er tidevandsamplituden reduceret til omkring 0-5 cm.

 FIGUR 3-10. Tidevandsbølgen forplanter sig nordfra ned igennem Nordsøen og sydfra op igennem den Engelske Kanal. Figuren viser den vandstandsvariation, der alene skyldes tidevandet til et bestemt tidspunkt, dvs. at påvirkningen fra vinden ikke er medtaget. Jordens rotation betyder, at vandstandsændringerne bliver størst inde ved kysten til højre for bevægelsesretningen, dvs. ned langs den engelske østkyst. Tilsvarende er vandstandsændringerne fra den nordgående tidevandsbølge, der bevæger sig op langs Jylland, størst inde langs den jyske vestkyst. Modelområdet er afgrænset fra den nordlige del af Nordsøen. Bemærk, at farveskalaen ikke er lineær.

FIGUR 3-10. Tidevandsbølgen forplanter sig nordfra ned igennem Nordsøen og sydfra op igennem den Engelske Kanal. Figuren viser den vandstandsvariation, der alene skyldes tidevandet til et bestemt tidspunkt, dvs. at påvirkningen fra vinden ikke er medtaget. Jordens rotation betyder, at vandstandsændringerne bliver størst inde ved kysten til højre for bevægelsesretningen, dvs. ned langs den engelske østkyst. Tilsvarende er vandstandsændringerne fra den nordgående tidevandsbølge, der bevæger sig op langs Jylland, størst inde langs den jyske vestkyst. Modelområdet er afgrænset fra den nordlige del af Nordsøen. Bemærk, at farveskalaen ikke er lineær.

Tidevandet skyldes som nævnt massetiltrækningen fra Jordens nærmeste himmellegemer, dvs. Månen og Solen, og samspillet mellem disse og de kræfter, der skyldes Jordens bevægelse rundt om Solen og tilsvarende Månens bevægelse rundt om Jorden. Derfor er tidevandet bestemt af de indbyrdes astronomiske forhold i Jord-Måne- og Jord-Sol-systemet. Disse giver anledning til en hel række periodiske påvirkninger, og hver af disse karakteristiske perioder udgør en såkaldt tidevandskomponent. Tidevandet kan derfor beskrives som summen af en hel række tidevandskomponenter, hvoraf nogle er mere dominerende end andre (tabel 3-2).

Nogle af de mest betydende periodiske påvirkninger fra Solen skifter med 12 og 24 timers mellemrum. For eksempel, vil et punkt på Jordens overflade i løbet af 24 timer bevæge sig til den samme position igen i forhold til Solen og er derfor igen udsat for den samme påvirkning fra denne (se boks 3-3 om tidevandskraften). Den periodiske bevægelse giver anledning til de heldaglige og halvdaglige tidevandskomponenter med perioder på henholdsvis 24 og 12 timer.

 FIGUR 3-11. Vandstanden ved Hanstholm i perioden 1.-4. januar 2001 viser en periodisk bevægelse, der er domineret af den halvdaglige M2-komponent, men der ses også en påvirkning fra vinden, som ændrer middelvandstanden fra omkring 60 til omkring -20 cm igennem perioden. Den resulterende vandstand er derfor summen af tidevandets relativt langsomme ændring og vindens indflydelse.

FIGUR 3-11. Vandstanden ved Hanstholm i perioden 1.-4. januar 2001 viser en periodisk bevægelse, der er domineret af den halvdaglige M2-komponent, men der ses også en påvirkning fra vinden, som ændrer middelvandstanden fra omkring 60 til omkring -20 cm igennem perioden. Den resulterende vandstand er derfor summen af tidevandets relativt langsomme ændring og vindens indflydelse.

Påvirkningen fra Månen har perioder, der er en anelse længere, fordi Månen „følger med“ Jorden rundt i sin daglige rotation om sig selv. Derfor er en „månedag“ på 24 timer og 50 minutter svarende til den tid, det tager for et punkt på Jordens overflade at bevæge sig til samme position igen i forhold til Månen. Det halvdaglige tidevand fra Månen har derfor en periode på 12 timer og 25 minutter.

Tidevandet er domineret af den halvdaglige månekomponent, der betegnes M2-komponenten. Derfor ændrer tidspunktet for tidevandet sig løbende fra dag til dag med ca. 50 minutter. De øvrige tidevandskomponenter giver anledning til yderligere ændringer af vandstanden. Dette ses tydeligst ved springflod, der indtræder omkring nymåne og fuldmåne.

Springflod opstår, når Solen og Månen står på linje i forhold til Jorden, dvs. enten omkring fuldmåne eller nymåne, og her observeres det største tidevand. Tilsvarende er der nipflod, dvs. den mindste tidevandsamplitude, når Solen og Månen står vinkelret på hinanden i forhold til Jorden.

Tabel 3-2. Benævnelse for og perioder af de dominerende tidevandskomponenter. Foto: B. Thorell.

NID-1-79.png

Tidevand og vertikal vandopblanding

Tidevandet medvirker til den vertikale blanding af vandsøjlen, idet den periodiske bevægelse af vandet hen over bunden medvirker til at danne turbulente hvirvler (se også Vindens indflydelse på havet).

Dette ses tydeligt i Nordsøen, hvor tidevandsstrømmene er betydeligt større end i de indre danske farvande. I Nordsøen forårsager tidevandet en relativ stor blanding i vandsøjlen, som medvirker til at homogenisere denne. Da vandet samtidig er mindre påvirket af Østersøvandet, er forskellene imellem overfladevand og bundvand relativt mindre end i f.eks. Kattegat (figur 3-12).

 FIGUR 3-12. Kurver over salinitet fra stationer i Kattegat (rød, 11.40 Ø, 57.11 N, 14. august 1990) og Nordsøen (blå, 6.18 Ø, 56.10 N, 16. juni 1990). Gradienten mellem det øvre og nedre lag er mindst i Nordsøen på grund af den kraftige vertikale blanding, tidevandet har forårsaget, og den mindre påvirkning fra udstrømmende Østersøvand.

FIGUR 3-12. Kurver over salinitet fra stationer i Kattegat (rød, 11.40 Ø, 57.11 N, 14. august 1990) og Nordsøen (blå, 6.18 Ø, 56.10 N, 16. juni 1990). Gradienten mellem det øvre og nedre lag er mindst i Nordsøen på grund af den kraftige vertikale blanding, tidevandet har forårsaget, og den mindre påvirkning fra udstrømmende Østersøvand.

 FIGUR 3-12 (b). Kurver over massefylde fra stationer i Kattegat (rød, 11.40 Ø, 57.11 N, 14. august 1990) og Nordsøen (blå, 6.18 Ø, 56.10 N, 16. juni 1990). Gradienten mellem det øvre og nedre lag er mindst i Nordsøen på grund af den kraftige vertikale blanding, tidevandet har forårsaget, og den mindre påvirkning fra udstrømmende Østersøvand.

FIGUR 3-12 (b). Kurver over massefylde fra stationer i Kattegat (rød, 11.40 Ø, 57.11 N, 14. august 1990) og Nordsøen (blå, 6.18 Ø, 56.10 N, 16. juni 1990). Gradienten mellem det øvre og nedre lag er mindst i Nordsøen på grund af den kraftige vertikale blanding, tidevandet har forårsaget, og den mindre påvirkning fra udstrømmende Østersøvand.

 FIGUR 3-12 (c). Stationer i Kattegat (rød, 11.40 Ø, 57.11 N, 14. august 1990) og Nordsøen (blå, 6.18 Ø, 56.10 N, 16. juni 1990).

FIGUR 3-12 (c). Stationer i Kattegat (rød, 11.40 Ø, 57.11 N, 14. august 1990) og Nordsøen (blå, 6.18 Ø, 56.10 N, 16. juni 1990).

Referér til denne tekst ved at skrive:
Jørgen Bendtsen, Karin Gustaffson, Trine Christiansen: Tidevand i Naturen i Danmark, Fenchel, Larsen, Vestergaard, Friis Møller og Sand-Jensen (red.), 2006-13, Gyldendal. Hentet 20. november 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=483112

Teksten indgår i værket Naturen i Danmark, der består af 5 bind. I værket beskrives dyr og planter i Danmarks vandløb, have, skove og åbne landskaber. Læs om værket på gyldendal.dk