Erde und Mond

Der Mond dreht sich um die Erde, das ist bekannt. Aber nicht, wie mancher vielleicht denkt, einmal am Tag – denn diese Bewegung am Himmel rührt schließlich nur daher, daß sich die Erde um sich selbst dreht, was zu seinem scheinbaren Lauf vom östlichen zum westlichen Horizont führt. Nein, unser Trabant umrundet uns in einem Monat – der von „Mond“ abgeleitete Name zeigt es schon. Während eines Monats erleben die Erdbewohner, gleichgültig, wo auf der Welt sie leben, wie sich seine Position und Gestalt am Himmel verändern. Vom Neumond wird er zunächst über die nach links offene Sichel zum Halbmond – die Astronomen sprechen vom Ersten Viertel. Dann scheint er nach rund zwei Wochen als kreisrunder Vollmond vom Himmel, bis er über die nach links deutende Teilscheibe – letztes Viertel - binnen weiterer zwei Wochen zur schmalen, nach links deutenden Sichel und zum Neumond wird. Die unterschiedliche Gestalt des Mondes am Himmel erklärt sich aus unserem Sichtwinkel auf seine Oberfläche: Die helle Seite zeigt jeweils, wo die Sonne steht. Doch dazu kommen wir später.

Daß der Mond die Erde umkreist und nicht in die Tiefen des Universums entschwindet, verdankt sich der Anziehungskraft der Erde – in der Fachsprache Gravitation genannt. Unser Planet zieht seinen Trabanten mit genau derselben Kraft an, mit der ihn die Fliehkraft aus seiner Bahn treiben will. Doch nicht nur die Erde zieht den Mond, auch der Mond zieht die Erde an. Da er wesentlich kleiner ist – rund 27% des Erddurchmessers, aber nur 1/81 der Erdmasse – dreht er sich um uns und nicht wir uns um ihn. Allerdings stimmt dies nicht ganz, denn sein Umlauf bringt auch die Erde ein wenig aus ihrer Bahn. Ungefähr so, wie ein schwerer Mann, der ein kleines Kind an den ausgestreckten Armen um sich dreht, seinen Körper zurückverlagert, um ein „Gegengewicht“ gegen die Fliehkraft des Kindes an den Armen zu haben, rückt auch die Erde vom Mittelpunkt dieser kosmischen Drehbewegung ab: Erde und Mond bilden gleichsam ein kreiselndes Paar, das sich um einen gemeinsamen Schwer- oder Mittelpunkt dreht, der zwischen ihnen – oder genauer, zwischen ihren Schwerpunkten liegt, also nicht der Schwerpunkt der Erde selbst ist.

Erde und Mond mit ihrem gemeinsamem Schwerpunkt (S)

Dieser Unterschied zwischen dem Erdschwerpunkt und dem gemeinsamen Schwerpunkt von Erde und Mond ist folgenreich: Er bewirkt bei der Drehbewegung eine Fliehkraft, die erheblichen Anteil an der Ausbildung der Gezeiten hat. Genaugenommen dürfte man also nicht sagen, „der Mond dreht sich um die Erde“, sondern „Erde und Mond drehen sich umeinander“. Astronomen sprechen deshalb von dem „Zwei-Körper-System“ Erde und Mond.

Stellt man sich nun vor, die Erde wäre vollständig von einem tiefen Ozean umgeben, auf dem die Wassermassen ungehindert in jede Richtung schwingen können, dann ergibt sich folgendes Bild: Auf der mondzugewandten Seite der Erde wird das Wasser durch die hier besonders stark wirkende Anziehungskraft des Mondes angezogen, während es auf der mondabgewandten Seite durch die Fliehkraft der gemeinsamen Bewegung aufgestaut wird. In beiden Fällen erhöht sich also der Wasserstand. An den quer zur Verbindungsachse von Erde und Mond liegenden Erdseiten hingegen resultieren aus der Anziehungskraft des Mondes und der Fliehkraft Gesamtkräfte, die zum Erdmittelpunkt hin gerichtet sind: An beiden Seiten vermindert sich der Wasserstand. Vergißt man nun nicht, daß Erde und Mond sich – monatlich – umkreisen, dann läßt sich gut vorstellen, wie die unterschiedlichen Wasserstände bzw. die Gezeiten mit dem Mond um die Erde wandern. Vergegenwärtigt man sich nun noch, daß sich die Erde selbst täglich einmal um ihre eigene Achse dreht, dann ist die grundsätzliche Erklärung der sog. halbtägigen Gezeiten, die wir an Atlantik und Nordsee erleben, abgeschlossen: Einmal am Tag wandert die mondzugewandte Gezeit vorüber, einmal die mondabgewandte.

Der langsame Mondumlauf und die schnelle Erdumdrehung verlaufen beide gegen den Uhrzeigersinn, deshalb verspäten sich die Gezeiten jeden Tag ein bißchen. Da der Mond nach einem Monat wieder ungefähr seine Ausgangsposition erreicht, beträgt seine tägliche Verspätung rund 1/30 des Gesamtumlaufes. Als Mittelwert kann man 50 Minuten für die tägliche Verspätung der Gezeit rechnen. Das heißt, ans unseren Küsten beträgt die Zeit zwischen zwei Hochwassern im Durchschnitt 12 Stunden und 25 Minuten.

Die gezeitenerzeugenden Kräfte.

Die Anziehungskraft des Mondes wirkt in allen Fällen in Richtung des Schwerpunktes unseres Trabanten und ist abhängig von seiner Entfernung zum jeweiligen Wirkort an der Erdoberfläche. Die Fliehkraft der gemeinsamen Bewegung, deren Mittelpunkt um ca. ¾ des Erdradius’ auf der Verbindungsachse der Schwerpunkte von Erde und Mond vom Erdschwerpunkt in Richtung Mond verschoben ist (S), wirkt hingegen an allen Orten der Erdoberfläche mit gleicher Kraft parallel zu dieser Achse. Die sich nach den physikalischen Regeln des Kräfteparallelogramms ergebenden Resultierenden zeigen bereits die Form der Gezeiten“berge“. Der Betrag der vertikal wirksamen Kräfte ist mit 1,1 g je Tonne gering, der der horizontalen mit 0,8 g je Tonne noch geringer. Die horizontalen Kräfte sind allerdings erheblich wirksamer, da ihnen keine der Schwerkraft vergleichbaren Kräfte entgegenstehen