Hoe de maan getijden veroorzaakt

De meeste kusten krijgen twee keer per dag hoogwater, ongeveer 12 uur en 25 minuten na elkaar.

Twee uitstulpingen, niet één

Sta een dag op het strand en je ziet de zee tweemaal opkomen en terugtrekken. NASA legt de oorzaak als volgt uit. De zwaartekracht van de maan trekt aan elk deel van de aarde, maar niet overal even sterk. Ze trekt het sterkst aan de kant die het dichtst bij de maan ligt, minder aan het middelpunt van de aarde en het minst aan de verste kant. Het water aan de nabije kant wordt sterker naar de maan getrokken dan de vaste aarde, en de vaste aarde sterker dan het water aan de verre kant. Daardoor ontstaat uitrekking langs de lijn tussen aarde en maan, met water in twee uitstulpingen: één naar de maan toe en één aan de tegenoverliggende kant.

De witte pijlen in het model tonen dit verschil in aantrekking, de getijdenkracht. Onder de maan en aan de tegenoverliggende kant wijzen de pijlen naar buiten, weg van het middelpunt van de aarde. Halverwege wijzen ze naar binnen. NASA geeft een behulpzaam beeld: net als water op een tafel kan oceaanwater veel gemakkelijker zijwaarts schuiven dan omhoogkomen. De getijdenkracht verplaatst het water daarom vooral langs het oppervlak, totdat het zich in de twee uitstulpingen verzamelt. Terwijl de aarde draait, passeert elke kust beide uitstulpingen en beide lage punten. Dat geeft twee keer hoogwater en twee keer laagwater per dag.

Waarom het getij elke dag 50 minuten later is

Hoogwaters liggen niet precies 12 uur uit elkaar. Terwijl de aarde één keer om haar as draait, beweegt de maan in dezelfde richting verder langs haar baan. Een kust heeft daardoor ongeveer 50 minuten extra nodig om weer onder de maan te komen. Een volledige cyclus onder de maan duurt ongeveer 24 uur en 50 minuten. De twee hoogwaters daarin liggen ongeveer 12 uur en 25 minuten uit elkaar. NASA wijst er ook op dat de uitstulpingen niet precies met de maan zijn uitgelijnd: de aardrotatie sleept ze iets vooruit. Werkelijke kusten voegen eigen bijzonderheden toe, van de vorm van baaien tot de diepte van de zee. Je hebt dus nog steeds een plaatselijke getijdentabel nodig.

De zon doet mee: springtij en doodtij

De zon veroorzaakt ook getijden. Volgens NASA heeft de zon ongeveer 27 miljoen keer de massa van de maan, maar staat ze ongeveer 390 keer zo ver weg. Daardoor is haar getijdenverwekkende kracht iets minder dan de helft van die van de maan. Afstand telt zo zwaar mee omdat getijden voortkomen uit het verschil in aantrekking over de aarde. Dat verschil neemt af met de derde macht van de afstand: 27 000 000 ÷ 390³ ≈ 0.46. Bij nieuwe en volle maan staan zon en maan op één lijn en versterken hun uitstulpingen elkaar. Dat geeft extra hoog hoogwater en extra laag laagwater, springtij genoemd. De Engelse naam spring tide heeft niets met de lente te maken. Bij het eerste en laatste kwartier trekken ze onder rechte hoeken en heffen ze elkaar deels op. Zo ontstaat het kleinere doodtij.

De uitlezing van het model geeft de getijdenomvang met alleen de maan als 1. Tel je op dezelfde lijn een zonnegetij van 0.46 erbij, dan krijg je 1.46 bij springtij. Onder rechte hoeken heffen de twee elkaar gedeeltelijk op tot 0.54 bij doodtij. In dit eenvoudige model is springtij dus ongeveer 2.7 keer zo groot als doodtij. Werkelijke verhoudingen hangen van de kust af. Ook gesteente kent getijden. NASA merkt op dat de vaste aarde ook een beetje wordt uitgerekt en dat de aantrekking van de aarde het maanoppervlak ongeveer 10 tot 15 cm laat stijgen en dalen. Dat is genoeg om er bij laserafstandsmetingen naar de Apollo-reflectoren rekening mee te moeten houden.