IV. Die Hauptursachen der Bewegung der Wassermassen auf unserer Erde
Vier Ursachen sind es hauptsächlich, welche die Wassermassen unserer Erde in Bewegung setzen.
Die erste derselben besteht in der ungleichen Erwärmung der verschiedenen Teile des Weltmeeres, in Folge deren beständig große, erwärmte Wassermassen von den äquatorialen Gegenden zu den Polen strömen; durch lokale Ursachen in ihrem Verlaufe modifiziert, erzeugen diese den bekannten Golfstrom, welcher sich bis nach England, ja nach Island hinauf bemerklich macht. Wegen ihrer Lage nimmt die Nordsee an dieser Bewegung nur einen verschwindend kleinen Anteil, welchen wir für die Betrachtung der Sturmfluten vollständig außer Acht lassen dürfen.
Eine zweite Ursache der Bewegung des Wassers liegt in der ungleichen Verdunstung desselben. Über den Meeren wird aus nahe liegenden Gründen eine größere Menge Wasserdampf aufsteigen und in die Atmosphäre aufgenommen werden, als über dem Lande. In Folge dessen entstammt ein großer Teil des über dem Festlande niedergeschlagenen Wassers dem Meere, die Flüsse führen es dem letzteren wieder zu. In diesem regelmäßigen Kreislauf treten oft Störungen ein, namentlich wenn große Eis- und Schneemassen auf den Bergen oder überhaupt auf dem die Flüsse umgebenden höheren Lande plötzlich zum Schmelzen gelangen. Dann schwillt der Lauf der Flüsse an, es entstehen in ihrer Umgebung Überschwemmungen, besonders stark bei dem Eintritt in das Meer. Indessen kommen auch diese Ereignisse für uns nur in sofern in Betracht, als sie in einigen wenigen Fällen die Sturmfluten unterstützt haben.
Eine dritte Ursache der Gleichgewichtsstörungen des Wassers liegt in der durch Mond und Sonne auf das bewegliche Element ausgeübten Anziehung, welche sich in dem alle 24 Stunden ungefähr 2mal eintretenden Wechsel von Ebbe und Flut oder den Gezeiten äußert. Da die anziehende Kraft des kleineren, aber viel näheren Mondes dem Newton'schen Gesetz gemäß größere Differenzen für die einzelnen Punkte der Erdoberfläche annimmt, als die der Sonne – ungefähr doppelt so große –, so folgt diese Bewegung genau dem Laufe des Mondes, verzögert sich ebenso wie die Kulmination desselben für einen bestimmten Ort täglich um etwa 50 Minuten. Die Anziehungs-Differenzen äußern sich an der dem Monde zugewandten und abgewandten Seite der Erde am stärksten, an beiden entsteht zu gleicher Zeit eine Anhäufung des Wassers, eine Flutwelle, welche der Erdumdrehung folgend sich von O. nach W. bewegt. Hierdurch erklärt sich zugleich, warum innerhalb 24 Stunden 2 Mal Flut und 2 Mal Ebbe stattfindet. – Zur Zeit des Neumondes oder des Vollmondes treten diese Erscheinungen, weil dann der Mond genau entweder einen halben oder einen ganzen Umlauf um die Erde vollendet hat, für denselben Ort um dieselbe Zeit wieder ein (z. B. für Emden immer um 12 Uhr 15 Minuten Nachmittags oder Nachts). Zugleich ist die Flut um diese Zeit am höchsten, weil dann Sonne und Mond nahezu in gerader Linie entweder an derselben Seite der Erde (Neumond), oder an entgegengesetzter stehen (Vollmond), also an denselben Stellen eine Anschwellung des Wassers hervorzurufen streben. Die Anziehung der Sonne wirkt in diesen Fällen in demselben Sinne, wie die Anziehung des Mondes. Durch ihre vereinte Kraft entstehen die größten Flutwellen der Gezeiten, die Springfluten. Zur Zeit der sog. Quadraturen (erstes und letztes Viertel) dagegen, wo Sonne und Mond, mit dem Erdmittelpunkte verbunden, an letzterem einen rechten Winkel bilden würden, wirkt die Anziehung der Sonne in entgegengesetztem Sinne, wie die des Mondes, d. h. an derselben Stelle, an welcher der Mond die höchste Flut erregen würde, sucht die Sonne die tiefste Ebbe zu erzeugen. Da indessen die Anziehung des Mondes, wie schon erwähnt, doppelt so große Differenzen gestattet, als die der Sonne, entsteht natürlich auch jetzt eine dem Monde folgende Flut, diese muss aber bedeutend kleiner sein. Die zur Zeit der Quadraturen gebildeten Fluten heißen Nippfluten. Theoretisch würden sie etwa ein Drittel der Springfluten betragen. – In den zwischen beiden Extremen liegenden Konstellationen von Mond und Sonne wechselt die Flut zwischen dem angegebenen Maximum und Minimum.
Nach dem vorhergehenden gibt es also in Bezug auf Ebbe und Flut zwei sehr merkwürdige und regelmäßige Perioden, nämlich zunächst eine tägliche, wonach innerhalb 24 Stunden 50 Minuten zweimal Flut und zweimal Ebbe eintritt, also zwischen je zwei auf einander folgenden Hochwassern ein Zeitunterschied von 12 Stunden 25 Minuten existiert, – sodann eine monatliche Periode, wonach die Fluten innerhalb eines Mondmonats (etwa 28 Tage) 2mal am stärksten sind (bei Voll- und Neumond), 2mal am schwächsten (beim ersten und letzten Viertel).
Außer diesen beiden gibt es aber noch eine dritte, jährliche Periode. Es wird nämlich ein weiterer, wenn auch nur geringer Unterschied in der Höhe der Flut dadurch hervorgerufen, dass die Abstände zwischen Sonne, Mond und Erde wechseln, somit gemäß dem Newton'schen Gesetze ihre gegenseitige Anziehung sich verändert. Wenn nun auch die Differenzen der erwähnten Abstände keine gerade bedeutenden sind, so muss doch eine etwas größere Flut entstehen, wenn der Mond sich in der Erdnähe, eine kleinere, wenn derselbe sich in der Erdferne befindet.
Aus denselben Gründen müssen zur Zeit des Wintersolstitiums (21. Dezember, wo die Sonne der Erde am nächsten ist) die Fluten etwas, wenn auch nur sehr wenig, höher sein, als zur Zeit des Sommersolstitiums (21. Juni, wo die Sonne am weitesten von der Erde entfernt ist).
Hiernach werden die stärksten Springfluten eintreten, wenn um die Zeit des Neu- oder des Vollmondes sich sowohl der Mond, als die Sonne in der Erdnähe befinden.
Die durch die Gezeiten hervorgerufene Flutwelle würde die Erde in ungefähr 24 Stunden ganz regelmäßig umkreisen, wenn letztere überall gleichmäßig vom Wasser bedeckt wäre; ihre Bewegung wird aber durch lokale Verhältnisse, namentlich durch die gegenseitige Lage von Wasser und Land bedeutend verändert. Sie durchläuft in Folge dessen den atlantischen Ozean nicht in einer geraden Linie, sondern in einer stark nach vorn ausgebogenen Kurve, und trifft die Küsten des westlichen Europas schließlich in westsüdwestlicher Richtung. Noch viel verwickelter wird die Erscheinung in unserer Nordsee. Auf die großbritannischen Inseln treffend teilt sich nämlich die Flutwelle des atlantischen Ozeans; ein Teil derselben geht durch den Kanal, verlangsamt durch die sich immer mehr verflachenden und verengenden Küsten desselben braucht er etwa 12 Stunden, um bis Dover zu gelangen; der andere Teil der Flutwelle dagegen geht um Schottland herum und verbreitet sich auf diesem Wege durch die Nordsee. Er braucht etwa 24 Stunden, um von Norwegen reflektiert das Bett derselben zu durchlaufen, trifft daher an einzelnen Stellen mit der nächstfolgenden Flutwelle durch den Kanal zusammen, unterstützt dieselbe an einigen Stellen, an andern dagegen trifft er mit Ebbe oder Halbebbe zusammen. Hierdurch wird das Phänomen für die Nordsee äußerst kompliziert, der Rechnung fast unzugänglich. So ist z. B. an einzelnen Stellen sogar mehr als 2 Mal Flut innerhalb 24 Stunden, *) an andern Stellen ist die Dauer der Ebbe länger, als die der Flut und umgekehrt.
Das Hochwasser tritt an den verschiedenen Punkten der Küste natürlich zu verschiedenen Zeiten ein, dasselbe richtet sich indessen in dieser Beziehung durchaus nicht allein nach der geographischen Entfernung der betreffenden Punkte. Zum Vergleich lasse ich hier eine Tabelle folgen, worin mit den Shetland-Inseln beginnend, für eine Anzahl auf einander folgender Orte längs der West-, Süd- und Ostküste der Nordsee der Eintritt der höchsten Flut zur Zeit des Neu- oder Vollmondes, die sogenannte Hafen zeit, angegeben ist. Diese Hafenzeit ist natürlich nach den vorhergehenden Auseinandersetzungen für einen und denselben Ort stets dieselbe.
Es ist nämlich bei Neu- oder Vollmond **)
Hochwasser zu Brassa Sound (Shetland I.) um 10h 0m
Hochwasser bei den Orkney-Inseln um 10h 30m
Hochwasser zu Wick (Schottl.) um 11h 22m
Hochwasser zu Kinnairdshead (Nordostspitze von Schottland) um 12h 0m
Hochwasser zu Aberdeen um 1h 0m
Hochwasser in der St. Andreas-bay um 2h 15m
Hochwasser zu Berwick um 2h 18m
Hochwasser zu Newcastle um 4h 23m
Hochwasser zu Whitby um 3h 45m
Hochwasser zu Flamborough Head um 4h 30m
Hochwasser zu Spurn Head um 5h 26m
Hochwasser zu Cromer um 7h 0m
Hochwasser zu Yarmouth um 9h 15m
Hochwasser zu Harwich um 12h 6m
Hochwasser zu Foreland (Ausfluss der Themse) um 11h 45m
Hochwasser zu Dover um 11h 12m
Hochwasser zu Calais um 11h 49m
Hochwasser zu Dünkirchen um 12h 8m
Hochwasser zu Ostende um 12h 25m
Hochwasser vor der Maasmündung um 3h 0m
Hochwasser in Katwyk op Zee (Rheinmündung) - um 3h 0m
Hochwasser bei Texel um 6h 45m
Hochwasser in Enkhuizen um 12h 0m
Hochwasser in Amsterdam um 3h 0m
Hochwasser bei Vlieland um 7h 45m
Hochwasser bei Terschelling um 8h 40m
Hochwasser bei Ameland um 9h 30m
Hochwasser bei Schiermonnikoog um 9h 40m
Hochwasser bei Borkum (Westende) um 10h 43m
Hochwasser bei Norderney um 11h 15m
Hochwasser vor der Westerems um 9h 00m
Hochwasser vor der Osterems um 10h 0m
Hochwasser in Emden um 12h 15m
Hochwasser bei Langerooge um 11h 25m
Hochwasser bei Wangerooge um 11h 33m
Hochwasser vor der Jahde um 11h 30m
Hochwasser vor der Weser, Elbe, Eider und bei Helgoland um 11h 40m
Hochwasser in Brake, Bremen um 6h 0m
Hochwasser in Cuxhafen um 1h 0m
Hochwasser in Hamburg um 5h 15m
Hochwasser an der jütischen Küste um 12h 0m
Hochwasser zu Lindesnaes (Südwestspitze von Norwegen) um 11h 15m
Hochwasser zu Bergen um 1h 30m
Hochwasser zu Drontheim um 2h 15m
Diese Tabelle ist durchaus unverständlich, wenn man nicht bedenkt, dass, wie oben angegeben worden ist, in der Nordsee an den meisten Punkten zwei Flutwellen einander begegnen. In Bezug auf die in der Tabelle angegebenen Zeiten bemerke ich noch, dass bei denselben der Zeitunterschied zwischen den einzelnen Orten (bekanntlich 4m für jeden Längengrad) in Anrechnung zu bringen ist. Es ist ferner nicht angegeben, ob das Hochwasser in den Tages- oder in den Nachtstunden eintritt. Dies ist indessen gleichgültig, weil den früheren Angaben zufolge je zwei auf einander folgende Hochwasser um etwas über 12 Stunden aus einander liegen müssen.
Die Höhe der Flut über dem mittleren Wasserstande beträgt für Emden und durchschnittlich für die ganze ostfriesische Küste etwa 5', sodass dort zwischen der höchsten Flut und der tiefsten Ebbe ein Unterschied von 10’ existiert.
Bevor wir mit diesen Zahlen die Fluthöhen in anderen Meeren und an anderen Küsten vergleichen, müssen wir Folgendes erwägen.
Wenn die von Sonne und Mond ausgeübte Anziehungskraft die Wassermassen sofort zu heben im Stande wäre, so müsste überall die höchste Flut genau mit dem täglichen Durchgang des Mondes durch den Meridian des betreffenden Ortes der Zeit nach zusammenfallen. Dies ist indessen nirgends der Fall, sondern das entsprechende Hochwasser tritt erst viel später ein. Das Wasser braucht nämlich wegen seiner physikalischen Konstitution eine nicht unerhebliche Zeit, bis es der von Sonne und Mond ausgeübten Anziehung folgen kann. Diese Verspätung der Wirkung der von Mond und Sonne ausgeübten Anziehung ist, so viel ich weiß, nur für die wenigsten Orte bekannt, sie ist nicht mit der auf Seite 13–15 angegebenen Hafenzeit zu verwechseln. Man findet dieselbe annähernd gleich der Zeit, welche zwischen dem wahren Mittage, an welchem Sonne und Mond gleichzeitig durch den Meridian eines Ortes gehen, – und dem Momente verstreicht, an welchem Mond und Sonne durch den Meridian desselben Ortes unmittelbar vor der Springflut gehen. Diese Zeit kann nur durch vieljährige, genaue Beobachtungen bestimmt werden. Sie beträgt für die Nordsee und die Westküsten Englands und Frankreichs 36 Stunden und darüber. Nach Tegners nautischer Astronomie ist die Dauer derselben:
für Brest 46 Stunden
für Plymouth 49 Stunden
für Ramsgate Pier 59 Stunden
für London Bridge 59 Stunden
für Leith Pier 35 Stunden
für Bristol (Kings Road) 59 Stunden
für Liverpool-Dock 37 Stunden
Mitten im freien Ozean z. B. an den Inseln der Südsee und am Cap der guten Hoffnung soll sich die Wirkung der Anziehung von Sonne und Mond weit rascher, angeblich schon nach wenigen Stunden zeigen.
Es ist eben eine freie, ungehinderte Entwicklung der Flutwelle der Gezeiten nur im offenen weiten Ozean möglich. In der günstigsten Lage sind daher die großen, ausgedehnten Wassermassen der südlichen Halbkugel. Dort ist nach Whewell's Meinung die Wiege von Ebbe und Flut.
In Binnenseen von geringer Ausdehnung dagegen, sowie in allen Wasserbecken, welche mit dem Weltmeer nicht in hinreichender Verbindung stehen, hat das Wasser gewissermaßen nicht Zeit, eine Flutwelle zu bilden, dort ist daher Ebbe und Flut kaum bemerkbar. In der Ostsee z. B. beträgt dieselbe noch nicht 3 Zoll. Noch geringer ist sie im mittelländischen Meer. Man kann sich daher das Erstaunen und die Verlegenheit der Griechen und Römer erklären, als sie bei ihren Eroberungszügen zuerst am indischen Meer und an der Nordsee dies ihnen wunderbare Phänomen kennen lernten. *)
Auch im offenen Ozean, und in den mit ihm in unmittelbarer, freier Verbindung stehenden Meerbusen ist die Größe der Flut sehr verschieden. **) So beträgt die Fluthöhe: im atlantischen Ozean:
Es ist hier wie bei allen hierhin gehörigen Angaben unter Fluthöhe der Unterschied des Wasserstandes der höchsten Flut und der tiefsten Ebbe gemeint.
*) Vergleiche die interessanten Schilderungen bei Curtius de rebus gestis Alexandri IX. 35. 36. Caesar de bello Gallico IV. 29.
**) Die Zahlenangaben sind größtenteils aus Domkes nautischen Tafeln entnommen.
Laplaecc schätzte die mittlere Höhe, bis zu welcher im offenen Meere sich das Wasser in den Gezeiten hebe und senke, auf etwa 5’, was mit den vorstehenden Zahlenangaben wohl zu vereinigen wäre.
Viel bedeutendere Unterschiede hinsichtlich der Fluthöhe treten uns entgegen, wenn wir den Verlauf der im offenen Weltmeer erzeugten Flutwelle in den Meeresbusen und an den Küsten verfolgen. In den sich verengenden Meeresbuchten, in Kanälen und Flussmündungen werden die Wassermassen mehr oder weniger plötzlich zusammengedrängt, die Schnelligkeit der Wellen nimmt ab, sie rücken näher zusammen und stauen sich an den Küsten. Hierdurch muss eine immer größere Anhäufung von Wassermassen, eine bis zu einer gewissen Grenze zunehmende Erhöhung der Flutwelle entstehen, und zwar wird diese um so grösser sein, je enger die Bucht ist, in welche die Flut des Meeres eindringt, und je steiler ihre Ufer sind.
Am auffallendsten zeigt sich dies in der Fundybai bestätigt, welche eine hierfür besonders günstige Lage im Nordatlantischen Ozean hat. – Während die Fluthöhe an ihrem Eingange etwa 8 ½’ beträgt, wächst sie in der Tiefe derselben zwischen Neuschottland und Neubraunschweig bis zu der enormen Höhe von 65–70 Fuß an. Längs der ganzen südlichen Nordseeküste beträgt sie etwa 8–10, in dem engen Kanal ist sie dagegen viel höher, steigt z. B. bei St. Malo (Nordfrankreich) bis zu 45“ und noch höher. Bei den London-Docks beträgt sie 14–19“. Diesem Umstande verdankt London die Möglichkeit eines Welthandelsplatzes.
Das Ansteigen der Flutwelle findet in den engen Buchten und Flussmündungen in Folge der Reibung nur bis zu einer gewissen Grenze statt. So ist z. B. die Fluthöhe von Cuxhafen 9 9/2“, von Hamburg dagegen nur noch 6 6'/2“. Aus denselben Gründen steigt die Flut auch in den Flüssen ungleich weit hinauf. In der Maas macht sie sich bis 8 Meilen stromaufwärts bemerkbar, in der Ems, vom Ausfluss des Dollart an gerechnet, 5 Meilen, – in der Weser von Blexen bis etwas unterhalb Bremen 7% Meilen, in der Elbe von Cuxhafen an 16–17 Meilen, in der Eider 6–7 Meilen, in der Themse 11–12 Meilen. Der Flutwechsel ist natürlich gegen das Ende dieser Entfernungen hin nur noch sehr gering, doch lässt er sich durch den im Wasser enthaltenen Schlamm erkennen. *)
*) Vergl. Arends, Nordseeküste I. 13, 14
Die durch die Gezeiten hervorgerufenen Meeresbewegungen habe ich darum etwas ausführlicher charakterisiert, weil sie zum Unterschied von den beiden angegebenen ersten Ursachen bei den Erscheinungen der Sturmfluten einen wesentlichen Einfluss gehabt haben. Die durch sie bewirkten Störungen des Gleichgewichts der Wassermassen sind aber bestimmten, und wenn auch noch nicht durch die Rechnung beherrschten, wenigstens durch die Erfahrung vollständig erkannten Gesetzen unterworfen. Die Wissenschaft vermag dieselben für Jahre hinaus auf Tag und Stunde im Voraus zu bestimmen, gegen sie könnten sich daher die Bewohner unserer Küsten schützen durch sichere Deiche, welche auch die höchsten Springfluten nicht zu überströmen im Stande wären.
Die erste derselben besteht in der ungleichen Erwärmung der verschiedenen Teile des Weltmeeres, in Folge deren beständig große, erwärmte Wassermassen von den äquatorialen Gegenden zu den Polen strömen; durch lokale Ursachen in ihrem Verlaufe modifiziert, erzeugen diese den bekannten Golfstrom, welcher sich bis nach England, ja nach Island hinauf bemerklich macht. Wegen ihrer Lage nimmt die Nordsee an dieser Bewegung nur einen verschwindend kleinen Anteil, welchen wir für die Betrachtung der Sturmfluten vollständig außer Acht lassen dürfen.
Eine zweite Ursache der Bewegung des Wassers liegt in der ungleichen Verdunstung desselben. Über den Meeren wird aus nahe liegenden Gründen eine größere Menge Wasserdampf aufsteigen und in die Atmosphäre aufgenommen werden, als über dem Lande. In Folge dessen entstammt ein großer Teil des über dem Festlande niedergeschlagenen Wassers dem Meere, die Flüsse führen es dem letzteren wieder zu. In diesem regelmäßigen Kreislauf treten oft Störungen ein, namentlich wenn große Eis- und Schneemassen auf den Bergen oder überhaupt auf dem die Flüsse umgebenden höheren Lande plötzlich zum Schmelzen gelangen. Dann schwillt der Lauf der Flüsse an, es entstehen in ihrer Umgebung Überschwemmungen, besonders stark bei dem Eintritt in das Meer. Indessen kommen auch diese Ereignisse für uns nur in sofern in Betracht, als sie in einigen wenigen Fällen die Sturmfluten unterstützt haben.
Eine dritte Ursache der Gleichgewichtsstörungen des Wassers liegt in der durch Mond und Sonne auf das bewegliche Element ausgeübten Anziehung, welche sich in dem alle 24 Stunden ungefähr 2mal eintretenden Wechsel von Ebbe und Flut oder den Gezeiten äußert. Da die anziehende Kraft des kleineren, aber viel näheren Mondes dem Newton'schen Gesetz gemäß größere Differenzen für die einzelnen Punkte der Erdoberfläche annimmt, als die der Sonne – ungefähr doppelt so große –, so folgt diese Bewegung genau dem Laufe des Mondes, verzögert sich ebenso wie die Kulmination desselben für einen bestimmten Ort täglich um etwa 50 Minuten. Die Anziehungs-Differenzen äußern sich an der dem Monde zugewandten und abgewandten Seite der Erde am stärksten, an beiden entsteht zu gleicher Zeit eine Anhäufung des Wassers, eine Flutwelle, welche der Erdumdrehung folgend sich von O. nach W. bewegt. Hierdurch erklärt sich zugleich, warum innerhalb 24 Stunden 2 Mal Flut und 2 Mal Ebbe stattfindet. – Zur Zeit des Neumondes oder des Vollmondes treten diese Erscheinungen, weil dann der Mond genau entweder einen halben oder einen ganzen Umlauf um die Erde vollendet hat, für denselben Ort um dieselbe Zeit wieder ein (z. B. für Emden immer um 12 Uhr 15 Minuten Nachmittags oder Nachts). Zugleich ist die Flut um diese Zeit am höchsten, weil dann Sonne und Mond nahezu in gerader Linie entweder an derselben Seite der Erde (Neumond), oder an entgegengesetzter stehen (Vollmond), also an denselben Stellen eine Anschwellung des Wassers hervorzurufen streben. Die Anziehung der Sonne wirkt in diesen Fällen in demselben Sinne, wie die Anziehung des Mondes. Durch ihre vereinte Kraft entstehen die größten Flutwellen der Gezeiten, die Springfluten. Zur Zeit der sog. Quadraturen (erstes und letztes Viertel) dagegen, wo Sonne und Mond, mit dem Erdmittelpunkte verbunden, an letzterem einen rechten Winkel bilden würden, wirkt die Anziehung der Sonne in entgegengesetztem Sinne, wie die des Mondes, d. h. an derselben Stelle, an welcher der Mond die höchste Flut erregen würde, sucht die Sonne die tiefste Ebbe zu erzeugen. Da indessen die Anziehung des Mondes, wie schon erwähnt, doppelt so große Differenzen gestattet, als die der Sonne, entsteht natürlich auch jetzt eine dem Monde folgende Flut, diese muss aber bedeutend kleiner sein. Die zur Zeit der Quadraturen gebildeten Fluten heißen Nippfluten. Theoretisch würden sie etwa ein Drittel der Springfluten betragen. – In den zwischen beiden Extremen liegenden Konstellationen von Mond und Sonne wechselt die Flut zwischen dem angegebenen Maximum und Minimum.
Nach dem vorhergehenden gibt es also in Bezug auf Ebbe und Flut zwei sehr merkwürdige und regelmäßige Perioden, nämlich zunächst eine tägliche, wonach innerhalb 24 Stunden 50 Minuten zweimal Flut und zweimal Ebbe eintritt, also zwischen je zwei auf einander folgenden Hochwassern ein Zeitunterschied von 12 Stunden 25 Minuten existiert, – sodann eine monatliche Periode, wonach die Fluten innerhalb eines Mondmonats (etwa 28 Tage) 2mal am stärksten sind (bei Voll- und Neumond), 2mal am schwächsten (beim ersten und letzten Viertel).
Außer diesen beiden gibt es aber noch eine dritte, jährliche Periode. Es wird nämlich ein weiterer, wenn auch nur geringer Unterschied in der Höhe der Flut dadurch hervorgerufen, dass die Abstände zwischen Sonne, Mond und Erde wechseln, somit gemäß dem Newton'schen Gesetze ihre gegenseitige Anziehung sich verändert. Wenn nun auch die Differenzen der erwähnten Abstände keine gerade bedeutenden sind, so muss doch eine etwas größere Flut entstehen, wenn der Mond sich in der Erdnähe, eine kleinere, wenn derselbe sich in der Erdferne befindet.
Aus denselben Gründen müssen zur Zeit des Wintersolstitiums (21. Dezember, wo die Sonne der Erde am nächsten ist) die Fluten etwas, wenn auch nur sehr wenig, höher sein, als zur Zeit des Sommersolstitiums (21. Juni, wo die Sonne am weitesten von der Erde entfernt ist).
Hiernach werden die stärksten Springfluten eintreten, wenn um die Zeit des Neu- oder des Vollmondes sich sowohl der Mond, als die Sonne in der Erdnähe befinden.
Die durch die Gezeiten hervorgerufene Flutwelle würde die Erde in ungefähr 24 Stunden ganz regelmäßig umkreisen, wenn letztere überall gleichmäßig vom Wasser bedeckt wäre; ihre Bewegung wird aber durch lokale Verhältnisse, namentlich durch die gegenseitige Lage von Wasser und Land bedeutend verändert. Sie durchläuft in Folge dessen den atlantischen Ozean nicht in einer geraden Linie, sondern in einer stark nach vorn ausgebogenen Kurve, und trifft die Küsten des westlichen Europas schließlich in westsüdwestlicher Richtung. Noch viel verwickelter wird die Erscheinung in unserer Nordsee. Auf die großbritannischen Inseln treffend teilt sich nämlich die Flutwelle des atlantischen Ozeans; ein Teil derselben geht durch den Kanal, verlangsamt durch die sich immer mehr verflachenden und verengenden Küsten desselben braucht er etwa 12 Stunden, um bis Dover zu gelangen; der andere Teil der Flutwelle dagegen geht um Schottland herum und verbreitet sich auf diesem Wege durch die Nordsee. Er braucht etwa 24 Stunden, um von Norwegen reflektiert das Bett derselben zu durchlaufen, trifft daher an einzelnen Stellen mit der nächstfolgenden Flutwelle durch den Kanal zusammen, unterstützt dieselbe an einigen Stellen, an andern dagegen trifft er mit Ebbe oder Halbebbe zusammen. Hierdurch wird das Phänomen für die Nordsee äußerst kompliziert, der Rechnung fast unzugänglich. So ist z. B. an einzelnen Stellen sogar mehr als 2 Mal Flut innerhalb 24 Stunden, *) an andern Stellen ist die Dauer der Ebbe länger, als die der Flut und umgekehrt.
Das Hochwasser tritt an den verschiedenen Punkten der Küste natürlich zu verschiedenen Zeiten ein, dasselbe richtet sich indessen in dieser Beziehung durchaus nicht allein nach der geographischen Entfernung der betreffenden Punkte. Zum Vergleich lasse ich hier eine Tabelle folgen, worin mit den Shetland-Inseln beginnend, für eine Anzahl auf einander folgender Orte längs der West-, Süd- und Ostküste der Nordsee der Eintritt der höchsten Flut zur Zeit des Neu- oder Vollmondes, die sogenannte Hafen zeit, angegeben ist. Diese Hafenzeit ist natürlich nach den vorhergehenden Auseinandersetzungen für einen und denselben Ort stets dieselbe.
Es ist nämlich bei Neu- oder Vollmond **)
Hochwasser zu Brassa Sound (Shetland I.) um 10h 0m
Hochwasser bei den Orkney-Inseln um 10h 30m
Hochwasser zu Wick (Schottl.) um 11h 22m
Hochwasser zu Kinnairdshead (Nordostspitze von Schottland) um 12h 0m
Hochwasser zu Aberdeen um 1h 0m
Hochwasser in der St. Andreas-bay um 2h 15m
Hochwasser zu Berwick um 2h 18m
Hochwasser zu Newcastle um 4h 23m
Hochwasser zu Whitby um 3h 45m
Hochwasser zu Flamborough Head um 4h 30m
Hochwasser zu Spurn Head um 5h 26m
Hochwasser zu Cromer um 7h 0m
Hochwasser zu Yarmouth um 9h 15m
Hochwasser zu Harwich um 12h 6m
Hochwasser zu Foreland (Ausfluss der Themse) um 11h 45m
Hochwasser zu Dover um 11h 12m
Hochwasser zu Calais um 11h 49m
Hochwasser zu Dünkirchen um 12h 8m
Hochwasser zu Ostende um 12h 25m
Hochwasser vor der Maasmündung um 3h 0m
Hochwasser in Katwyk op Zee (Rheinmündung) - um 3h 0m
Hochwasser bei Texel um 6h 45m
Hochwasser in Enkhuizen um 12h 0m
Hochwasser in Amsterdam um 3h 0m
Hochwasser bei Vlieland um 7h 45m
Hochwasser bei Terschelling um 8h 40m
Hochwasser bei Ameland um 9h 30m
Hochwasser bei Schiermonnikoog um 9h 40m
Hochwasser bei Borkum (Westende) um 10h 43m
Hochwasser bei Norderney um 11h 15m
Hochwasser vor der Westerems um 9h 00m
Hochwasser vor der Osterems um 10h 0m
Hochwasser in Emden um 12h 15m
Hochwasser bei Langerooge um 11h 25m
Hochwasser bei Wangerooge um 11h 33m
Hochwasser vor der Jahde um 11h 30m
Hochwasser vor der Weser, Elbe, Eider und bei Helgoland um 11h 40m
Hochwasser in Brake, Bremen um 6h 0m
Hochwasser in Cuxhafen um 1h 0m
Hochwasser in Hamburg um 5h 15m
Hochwasser an der jütischen Küste um 12h 0m
Hochwasser zu Lindesnaes (Südwestspitze von Norwegen) um 11h 15m
Hochwasser zu Bergen um 1h 30m
Hochwasser zu Drontheim um 2h 15m
Diese Tabelle ist durchaus unverständlich, wenn man nicht bedenkt, dass, wie oben angegeben worden ist, in der Nordsee an den meisten Punkten zwei Flutwellen einander begegnen. In Bezug auf die in der Tabelle angegebenen Zeiten bemerke ich noch, dass bei denselben der Zeitunterschied zwischen den einzelnen Orten (bekanntlich 4m für jeden Längengrad) in Anrechnung zu bringen ist. Es ist ferner nicht angegeben, ob das Hochwasser in den Tages- oder in den Nachtstunden eintritt. Dies ist indessen gleichgültig, weil den früheren Angaben zufolge je zwei auf einander folgende Hochwasser um etwas über 12 Stunden aus einander liegen müssen.
Die Höhe der Flut über dem mittleren Wasserstande beträgt für Emden und durchschnittlich für die ganze ostfriesische Küste etwa 5', sodass dort zwischen der höchsten Flut und der tiefsten Ebbe ein Unterschied von 10’ existiert.
Bevor wir mit diesen Zahlen die Fluthöhen in anderen Meeren und an anderen Küsten vergleichen, müssen wir Folgendes erwägen.
Wenn die von Sonne und Mond ausgeübte Anziehungskraft die Wassermassen sofort zu heben im Stande wäre, so müsste überall die höchste Flut genau mit dem täglichen Durchgang des Mondes durch den Meridian des betreffenden Ortes der Zeit nach zusammenfallen. Dies ist indessen nirgends der Fall, sondern das entsprechende Hochwasser tritt erst viel später ein. Das Wasser braucht nämlich wegen seiner physikalischen Konstitution eine nicht unerhebliche Zeit, bis es der von Sonne und Mond ausgeübten Anziehung folgen kann. Diese Verspätung der Wirkung der von Mond und Sonne ausgeübten Anziehung ist, so viel ich weiß, nur für die wenigsten Orte bekannt, sie ist nicht mit der auf Seite 13–15 angegebenen Hafenzeit zu verwechseln. Man findet dieselbe annähernd gleich der Zeit, welche zwischen dem wahren Mittage, an welchem Sonne und Mond gleichzeitig durch den Meridian eines Ortes gehen, – und dem Momente verstreicht, an welchem Mond und Sonne durch den Meridian desselben Ortes unmittelbar vor der Springflut gehen. Diese Zeit kann nur durch vieljährige, genaue Beobachtungen bestimmt werden. Sie beträgt für die Nordsee und die Westküsten Englands und Frankreichs 36 Stunden und darüber. Nach Tegners nautischer Astronomie ist die Dauer derselben:
für Brest 46 Stunden
für Plymouth 49 Stunden
für Ramsgate Pier 59 Stunden
für London Bridge 59 Stunden
für Leith Pier 35 Stunden
für Bristol (Kings Road) 59 Stunden
für Liverpool-Dock 37 Stunden
Mitten im freien Ozean z. B. an den Inseln der Südsee und am Cap der guten Hoffnung soll sich die Wirkung der Anziehung von Sonne und Mond weit rascher, angeblich schon nach wenigen Stunden zeigen.
Es ist eben eine freie, ungehinderte Entwicklung der Flutwelle der Gezeiten nur im offenen weiten Ozean möglich. In der günstigsten Lage sind daher die großen, ausgedehnten Wassermassen der südlichen Halbkugel. Dort ist nach Whewell's Meinung die Wiege von Ebbe und Flut.
In Binnenseen von geringer Ausdehnung dagegen, sowie in allen Wasserbecken, welche mit dem Weltmeer nicht in hinreichender Verbindung stehen, hat das Wasser gewissermaßen nicht Zeit, eine Flutwelle zu bilden, dort ist daher Ebbe und Flut kaum bemerkbar. In der Ostsee z. B. beträgt dieselbe noch nicht 3 Zoll. Noch geringer ist sie im mittelländischen Meer. Man kann sich daher das Erstaunen und die Verlegenheit der Griechen und Römer erklären, als sie bei ihren Eroberungszügen zuerst am indischen Meer und an der Nordsee dies ihnen wunderbare Phänomen kennen lernten. *)
Auch im offenen Ozean, und in den mit ihm in unmittelbarer, freier Verbindung stehenden Meerbusen ist die Größe der Flut sehr verschieden. **) So beträgt die Fluthöhe: im atlantischen Ozean:
Es ist hier wie bei allen hierhin gehörigen Angaben unter Fluthöhe der Unterschied des Wasserstandes der höchsten Flut und der tiefsten Ebbe gemeint.
*) Vergleiche die interessanten Schilderungen bei Curtius de rebus gestis Alexandri IX. 35. 36. Caesar de bello Gallico IV. 29.
**) Die Zahlenangaben sind größtenteils aus Domkes nautischen Tafeln entnommen.
Laplaecc schätzte die mittlere Höhe, bis zu welcher im offenen Meere sich das Wasser in den Gezeiten hebe und senke, auf etwa 5’, was mit den vorstehenden Zahlenangaben wohl zu vereinigen wäre.
Viel bedeutendere Unterschiede hinsichtlich der Fluthöhe treten uns entgegen, wenn wir den Verlauf der im offenen Weltmeer erzeugten Flutwelle in den Meeresbusen und an den Küsten verfolgen. In den sich verengenden Meeresbuchten, in Kanälen und Flussmündungen werden die Wassermassen mehr oder weniger plötzlich zusammengedrängt, die Schnelligkeit der Wellen nimmt ab, sie rücken näher zusammen und stauen sich an den Küsten. Hierdurch muss eine immer größere Anhäufung von Wassermassen, eine bis zu einer gewissen Grenze zunehmende Erhöhung der Flutwelle entstehen, und zwar wird diese um so grösser sein, je enger die Bucht ist, in welche die Flut des Meeres eindringt, und je steiler ihre Ufer sind.
Am auffallendsten zeigt sich dies in der Fundybai bestätigt, welche eine hierfür besonders günstige Lage im Nordatlantischen Ozean hat. – Während die Fluthöhe an ihrem Eingange etwa 8 ½’ beträgt, wächst sie in der Tiefe derselben zwischen Neuschottland und Neubraunschweig bis zu der enormen Höhe von 65–70 Fuß an. Längs der ganzen südlichen Nordseeküste beträgt sie etwa 8–10, in dem engen Kanal ist sie dagegen viel höher, steigt z. B. bei St. Malo (Nordfrankreich) bis zu 45“ und noch höher. Bei den London-Docks beträgt sie 14–19“. Diesem Umstande verdankt London die Möglichkeit eines Welthandelsplatzes.
Das Ansteigen der Flutwelle findet in den engen Buchten und Flussmündungen in Folge der Reibung nur bis zu einer gewissen Grenze statt. So ist z. B. die Fluthöhe von Cuxhafen 9 9/2“, von Hamburg dagegen nur noch 6 6'/2“. Aus denselben Gründen steigt die Flut auch in den Flüssen ungleich weit hinauf. In der Maas macht sie sich bis 8 Meilen stromaufwärts bemerkbar, in der Ems, vom Ausfluss des Dollart an gerechnet, 5 Meilen, – in der Weser von Blexen bis etwas unterhalb Bremen 7% Meilen, in der Elbe von Cuxhafen an 16–17 Meilen, in der Eider 6–7 Meilen, in der Themse 11–12 Meilen. Der Flutwechsel ist natürlich gegen das Ende dieser Entfernungen hin nur noch sehr gering, doch lässt er sich durch den im Wasser enthaltenen Schlamm erkennen. *)
*) Vergl. Arends, Nordseeküste I. 13, 14
Die durch die Gezeiten hervorgerufenen Meeresbewegungen habe ich darum etwas ausführlicher charakterisiert, weil sie zum Unterschied von den beiden angegebenen ersten Ursachen bei den Erscheinungen der Sturmfluten einen wesentlichen Einfluss gehabt haben. Die durch sie bewirkten Störungen des Gleichgewichts der Wassermassen sind aber bestimmten, und wenn auch noch nicht durch die Rechnung beherrschten, wenigstens durch die Erfahrung vollständig erkannten Gesetzen unterworfen. Die Wissenschaft vermag dieselben für Jahre hinaus auf Tag und Stunde im Voraus zu bestimmen, gegen sie könnten sich daher die Bewohner unserer Küsten schützen durch sichere Deiche, welche auch die höchsten Springfluten nicht zu überströmen im Stande wären.
Dieses Kapitel ist Teil des Buches Die Sturmfluten in der Nordsee *)