Av Chris Deziel, uppdaterad 24 mars 2022
Yinwei Liu/Moment/GettyImages
Från de tidigaste dagarna av mänsklig observation har människor kopplat månens rörelse till havets rytmiska uppgång och fall. Det var Isaac Newton som matematiskt förklarade detta förhållande och avslöjade att tidvattnet i första hand är en produkt av gravitationen.
Tyngdkraften är den främsta drivkraften för tidvatten, men jordens egen rotation lägger till en avgörande centrifugalkomponent. När planeten snurrar trycks vatten utåt, liknande hur vatten bågar bort från en snurrande sprinkler. Jordens gravitation hindrar vattnet från att fly ut i rymden.
När centrifugalkraften samverkar med månens och solens gravitationskrafter uppstår hög- och lågvatten. Denna interaktion är anledningen till att de flesta kustnära platser upplever två högvatten varje dag.
Newtons gravitationslag säger att kraften mellan två massor är proportionell mot deras massor och omvänt proportionell mot kvadraten på deras avstånd:
F =Gm,m2/d2
Även om solen är ungefär 27 miljoner gånger mer massiv än månen, är den ungefär 400 gånger längre bort. När båda effekterna beaktas är månens gravitationskraft på jorden ungefär dubbelt så stor som solens.
Under en nymåne ställer solen och månen upp på samma sida av jorden, vilket förstärker deras kombinerade dragkraft och producerar månadens högsta tidvatten, känd som vårvatten. Däremot placerar en fullmåne solen och månen på motsatta sidor, vilket minskar tidvattenområdet något.
Jorden och månen kretsar runt ett gemensamt masscentrum, barycentret, som ligger ungefär 1 068 miles (1 719 km) under jordens yta. Denna ömsesidiga omloppsbana genererar en ytterligare centrifugaleffekt, ungefär som en boll på en kort sträng som snurrar runt.
De kombinerade krafterna skapar en permanent utbuktning i haven. När som helst på jorden kan tidvattenmönstret sammanfattas enligt följande:
Månens genomsnittliga rörelse på 13,2° per dag innebär att det första högvatten skiftar ungefär 50 minuter senare varje dag.
Även om solens tidvatteneffekt är ungefär hälften så stark som månens, är den avgörande för exakta tidvattenförutsägelser. Om man visualiserar krafterna som överlappande "bubblor", är månens bubbla dubbelt så stor som solens. Dessa bubblor stör, ibland förstärker och ibland avbryter, formar det slutliga tidvattenmönstret.
Verkliga tidvatten skiljer sig från den idealiserade bubblan eftersom jorden inte är en perfekt vattenklot. Landmassor begränsar vatten till bassänger, och faktorer som vind, vattendjup, kustlinjeform och Coriolis-effekten ändrar ytterligare tidvattenbeteende.
Som ett resultat upplever många Atlantkuster två högvatten dagligen, medan många Stillahavsplatser bara har ett.
Regelbundna tidvatten ebb och flod omformar kustlinjer, flyttar sediment och ändrar ständigt kustlinjer. Marina organismer har utvecklats för att frodas under dessa förutsägbara förhållanden, och mänskliga aktiviteter som fiske har länge anpassat sig till tidvattencykeln.
Tidvatten representerar också en kraftfull förnybar energikälla. Enheter som utnyttjar tidvattenrörelser - antingen genom turbiner i tidvattenzoner eller dammar som komprimerar luft med vattenflödet - kan generera betydande elektricitet. Eftersom vatten är mycket tätare än luft, kan tidvattenturbiner producera betydligt mer kraft än vindkraftverk av jämförbar storlek.
