Aan de Nederlandse en Belgische kust zie je het elke dag: het strand wordt breder en smaller, in de Waddenzee vallen platen droog en in Zeeland stroomt het water door de Oosterscheldekering heen en weer. Waarom dat gebeurt, hoe sterk het effect is en waarom het getij op de ene plek meters bedraagt en op een andere bijna nul, leggen we hieronder stap voor stap uit.
Getijdenwerking door de maan
De maan trekt met haar zwaartekracht aan de hele aarde. Maar die kracht neemt af met de afstand, en de aarde is groot: de kant die naar de maan gekeerd is, ligt bijna 13 000 km (één aarddiameter) dichter bij de maan dan de andere kant. Het oceaanwater aan de maankant wordt daardoor iets sterker aangetrokken dan de aarde als geheel, en de aarde als geheel iets sterker dan het water aan de achterkant.
Het gaat dus niet om de aantrekking zelf, maar om het verschil in aantrekking over de aarde: de getijdenkracht. Ten opzichte van het middelpunt van de aarde wordt het water aan de voorkant naar de maan toe getrokken en ‘blijft’ het water aan de achterkant achter. Er ontstaan zo twee getijbulten: één aan de kant van de maan en één precies aan de andere kant.
De aarde draait in een etmaal onder die twee bulten door. Elke plek passeert dus twee keer een bult (vloed, hoogwater) en twee keer een dal (eb, laagwater). Omdat de maan in dezelfde richting om de aarde draait, duurt het niet 24 uur maar ongeveer 24 uur en 50 minuten voordat de maan weer op dezelfde plek aan de hemel staat. Daarom zit er tussen twee hoogwaters gemiddeld 12 uur en 25 minuten, en valt hoogwater elke dag ongeveer 50 minuten later.
Hoe sterk is de getijdenkracht?
De getijdenkracht neemt af met de derde macht van de afstand, niet met het kwadraat zoals de gewone zwaartekracht. Met de gravitatiewet van Isaac Newton, die als eerste het getij verklaarde, vind je per kilogram water bij benadering:
- G
- gravitatieconstante, 6,67 · 10⁻¹¹ N·m²/kg²
- M
- massa van de maan (7,35 · 10²² kg) of de zon (1,99 · 10³⁰ kg)
- R
- straal van de aarde, 6,37 · 10⁶ m
- d
- afstand tot de maan (3,84 · 10⁸ m) of de zon (1,50 · 10¹¹ m)
Rekenvoorbeeld. Voor de maan: a = 2 × 6,67 · 10⁻¹¹ × 7,35 · 10²² × 6,37 · 10⁶ / (3,84 · 10⁸)³ ≈ 1,1 · 10⁻⁶ m/s². Dat is ongeveer een tienmiljoenste van de valversnelling g = 9,81 m/s². Voor de zon vind je met dezelfde formule 5,1 · 10⁻⁷ m/s². De zon trekt als geheel zo’n 180 keer harder aan de aarde dan de maan, maar omdat ze ongeveer 390 keer verder weg staat, is haar getijdenwerking maar 0,46 keer die van de maan. De maan is dus de belangrijkste veroorzaker van eb en vloed, de zon versterkt of verzwakt het effect.
Zo’n kleine kracht kan de oceaan maar een beetje vervormen: in de open oceaan is het getijverschil meestal minder dan een meter. De meters die je aan sommige kusten ziet, komen door de vorm van zeeën en kusten (zie verderop).
Springtij en doodtij
Bij nieuwe maan en volle maan staan zon, maan en aarde op één lijn. De getijbulten van zon en maan vallen dan samen en versterken elkaar: springtij, met extra hoog hoogwater en extra laag laagwater. Bij eerste en laatste kwartier staan zon en maan haaks op elkaar ten opzichte van de aarde. Het getij van de zon vult dan de eb van de maan deels op: doodtij, met een klein getijverschil.
Springtij komt dus twee keer per maancyclus van 29,5 dagen voor, ongeveer elke twee weken. Theoretisch verhouden de getijverschillen zich als (1 + 0,46) : (1 − 0,46) ≈ 2,7 : 1. In de praktijk is het verschil kleiner; in Vlissingen is het getijverschil bij springtij ongeveer 4,5 m en bij doodtij rond 3 m. Langs de Nederlandse kust valt springtij bovendien niet precies op volle of nieuwe maan, maar ongeveer twee dagen later: zo lang duurt het voordat de getijgolf vanuit de Atlantische Oceaan onze kust bereikt.
Ook de afstand speelt mee. De baan van de maan is een ellips; staat de maan in haar dichtstbijzijnde punt (perigeum) tijdens springtij, dan is het getij extra groot. Valt zo’n springtij samen met een noordwesterstorm, dan ontstaat het gevaarlijkste scenario voor de kust: zo ging het bij de Watersnoodramp van 1953.
Getijverschil in Nederland en België
Het getij in de Noordzee is geen bult die simpelweg onder de maan meeloopt. Het is een getijgolf die vanuit de Atlantische Oceaan de Noordzee binnenkomt, zowel via het Kanaal als rond Schotland, en tegen de klok in langs de kusten trekt. Langs Nederland loopt hij van zuid naar noord: het hoogwater bereikt eerst Vlissingen, dan Hoek van Holland en IJmuiden, later Den Helder en ten slotte Delfzijl.
| Plaats | Gemiddeld getijverschil | Verklaring |
|---|---|---|
| Antwerpen | ca. 5 m | trechtervormige Westerschelde versterkt het getij |
| Oostende | ca. 4 m | ver van het amfidromisch punt |
| Vlissingen | ca. 3,8 m | ver van het amfidromisch punt, trechterwerking |
| Hoek van Holland | ca. 1,7 m | dichter bij het amfidromisch punt |
| Den Helder | ca. 1,4 m | vlak bij het amfidromisch punt |
| Delfzijl | ca. 3 m | getij wordt opgestuwd in de Waddenzee en het Eems-Dollardestuarium |
Den Helder en Vlissingen liggen nog geen 200 km uit elkaar en hebben toch een factor 2,5 verschil in getij. De maan trekt op beide plekken even hard. Het verschil komt door de manier waarop de getijgolf door de Noordzee draait, en dat brengt ons bij het amfidromisch punt.
Geen getijverschil: het amfidromisch punt
Een plek in zee waar het getijverschil (bijna) nul is, heet een amfidromisch punt. Rond zo’n punt draait de getijgolf in een rondje van ongeveer 12 uur en 25 minuten, zoals water dat in een ronde schaal rondklotst als je die met de hand laat walsen: in het midden beweegt het oppervlak nauwelijks op en neer, aan de rand juist veel. Hoe verder je van het amfidromisch punt af gaat, hoe groter het getijverschil. Lijnen die plekken met gelijktijdig hoogwater verbinden, lopen als spaken van een wiel uit het punt.
De draaiing ontstaat doordat de getijgolf in een afgesloten zeebekken heen en weer slingert en tegelijk door het corioliseffect wordt afgebogen; op het noordelijk halfrond draait hij daardoor meestal tegen de klok in. De Noordzee heeft drie amfidromische punten: één voor de zuidkust van Noorwegen, één midden in de Noordzee en één in het zuidelijke deel tussen Nederland en Engeland. Den Helder ligt relatief dicht bij dat zuidelijke punt en heeft daardoor weinig getij; Vlissingen en de Belgische kust liggen er verder van af en krijgen bovendien het water uit het smaller wordende Kanaal over zich heen.
Waarom de Middellandse Zee bijna geen getij heeft
Wie aan de Spaanse, Griekse of Turkse kust op vakantie is, merkt nauwelijks eb en vloed: het getijverschil is daar meestal 10 tot 30 cm. Dat heeft drie oorzaken:
- Smalle verbinding met de oceaan. De Middellandse Zee is alleen via de Straat van Gibraltar met de Atlantische Oceaan verbonden, op het smalste punt ongeveer 14 km breed en boven een drempel een paar honderd meter diep. Door die nauwe opening kan de getijgolf van de oceaan maar heel beperkt naar binnen.
- Te klein bekken voor een groot eigen getij. De maan trekt ook rechtstreeks aan het water van de Middellandse Zee, maar het bekken is te klein om daar een flinke getijbult in op te bouwen. Het eigen getij wordt verdeeld over een paar deelbekkens met hun eigen amfidromische punten.
- Geen resonantie. Op de meeste plekken past de natuurlijke slingertijd van het bekken niet bij de getijperiode van 12,4 uur, zodat het getij niet wordt opgeslingerd.
Uitzonderingen zijn er wel: in de noordelijke Adriatische Zee bij Venetië en in de Golf van Gabès (Tunesië) kan het verschil oplopen tot ongeveer een meter. Om dezelfde reden hebben de Oostzee en de Zwarte Zee nauwelijks getij, en in meren is het helemaal niet merkbaar.
Het grootste getij ter wereld: Bay of Fundy
In de Bay of Fundy, tussen de Canadese provincies New Brunswick en Nova Scotia, kan het verschil tussen hoog- en laagwater oplopen tot ongeveer 16 meter, zo hoog als een flatgebouw van vijf verdiepingen. De verklaring is resonantie. Het water in de lange, trechtervormige baai heeft een eigen slingertijd van ongeveer 13 uur. Dat ligt heel dicht bij de getijperiode van 12 uur en 25 minuten, zodat elke getijgolf het klotsen een extra zetje geeft, net als een kind op een schommel dat steeds op het juiste moment wordt geduwd. De trechtervorm perst het water bovendien steeds hoger op.
Getijden en de aarde-maan-baan
De getijbulten worden door de draaiende aarde een stukje vóór de maan uit meegesleept. Door wrijving van het water met de zeebodem gaat er energie verloren: de draaiing van de aarde remt af en een etmaal wordt ongeveer 2 milliseconden per eeuw langer. Tegelijk trekt de voorlopende bult de maan een beetje vooruit, waardoor de maan elk jaar ongeveer 3,8 cm verder van de aarde komt te staan, gemeten met lasers die worden teruggekaatst op spiegels die de Apollo-astronauten op de maan achterlieten. Hetzelfde proces heeft er lang geleden voor gezorgd dat de maan ons altijd dezelfde kant toekeert.
De energie van het getij kan ook nuttig worden gebruikt. De getijdencentrale bij La Rance in Bretagne levert sinds 1966 zo’n 240 MW, en in de Oosterscheldekering draaien kleine getijdenturbines. Daarnaast bepaalt het getij het leven op de Waddenplaten en in de schorren (zie oceaanecosystemen).
Veelgestelde vragen
Hoe veroorzaakt de maan eb en vloed?
De maan trekt aan de kant van de aarde die naar haar toe gekeerd is harder dan aan de andere kant. Door dat verschil, de getijdenkracht, ontstaan twee getijbulten in de oceaan: één naar de maan toe en één aan de andere kant. De aarde draait onder die bulten door, waardoor het op elke plek ongeveer twee keer per 24 uur en 50 minuten vloed en eb is.
Wat is het verschil tussen springtij en doodtij?
Springtij ontstaat bij volle en nieuwe maan, als zon, maan en aarde op één lijn staan en hun getijdenwerking elkaar versterkt: extra hoog hoogwater en extra laag laagwater. Doodtij ontstaat bij eerste en laatste kwartier, als zon en maan haaks staan en het getijverschil klein is. Beide komen elke twee weken voor.
Hoe heet een plek zonder getijverschil?
Een plek in zee waar het getijverschil vrijwel nul is, heet een amfidromisch punt. De getijgolf draait er in ongeveer 12 uur en 25 minuten omheen, en hoe verder je van het punt af gaat, hoe groter het getijverschil. In de Noordzee liggen drie amfidromische punten.
Waarom heeft de Middellandse Zee zo weinig eb en vloed?
Omdat de Middellandse Zee alleen via de smalle Straat van Gibraltar met de Atlantische Oceaan verbonden is, zodat de oceaangetijgolf er nauwelijks in kan. Het bekken zelf is te klein voor een groot eigen getij en er treedt nergens sterke resonantie op. Het getijverschil is daardoor meestal maar 10 tot 30 cm.
Waarom is het getij in Vlissingen groter dan in Den Helder?
Den Helder ligt relatief dicht bij een amfidromisch punt in de zuidelijke Noordzee, waar het getij klein is: ongeveer 1,4 m. Vlissingen ligt er verder van af en krijgt de getijgolf uit het smaller wordende Kanaal, wat een getijverschil van ongeveer 3,8 m geeft.
Hoe lang duurt het van hoogwater tot hoogwater?
Gemiddeld 12 uur en 25 minuten. Omdat de maan in dezelfde richting om de aarde draait als de aarde om haar as, duurt een volledige getijcyclus van twee hoogwaters 24 uur en 50 minuten. Hoogwater valt daardoor elke dag ongeveer 50 minuten later.
Waar is het getijverschil het grootst?
In de Bay of Fundy in Canada, met een verschil tot ongeveer 16 meter. De baai heeft een eigen slingertijd van ongeveer 13 uur, vlak bij de getijperiode, waardoor het water door resonantie steeds verder wordt opgeslingerd.