Tidvatten

Tidvatten är ett fenomen som upprepar sig med stor regelbundenhet. Det uppstår på grund av solens och framförallt månens dragningskraft på jorden. Höjden på tidvattnet runt Sverige är liten, några decimeter längs Västkusten och enbart ett fåtal centimeter i Östersjön.

Vid flod stiger vattenytan tills högvatten uppnås. Därefter följer ebb då vattnet drar sig tillbaka till den lägsta nivån, som är lågvatten. Nivåskillnaden mellan hög- och lågvatten kallas för tidvattenhöjd, medan tidvattnets amplitud är höjningen eller sänkningen i förhållande till medelvattenståndet.

Skillnader i gravitationskrafter skapar tidvattnet

Tidvattnet orsakas av att framförallt månens gravitation inte verkar med samma kraft över hela jordytan. Skillnader i den kombinerade effekten av månens och jordens gravitationskrafter över havsytan är det som ger upphov till de tidvattenbildande krafterna. Det är alltså inte kraftens storlek i sig eller för den delen jordens rotation som ger upphov till tidvattenkrafterna, utan det är dess variationer över hela jordens volym som är orsaken.

Tidvattenkrafterna påverkar jorden på två sätt. Jorden tänjs ut längs med linjen mellan jorden och månen där effekten är som störst och plattas till vinkelrät mot denna linje. Vatten förflyttas också i riktning mot linjen och ytan höjs uppåt vid linjen. Detta medför att det blir två utbuktningar på varje sida om jorden längs med linjen och det är alltså här som tidvattnet är högst.   

Solens gravitationskraft som verkar på jorden är många gånger större än den från månen. Men eftersom avståndet till solen är så långt så blir skillnaderna i gravitationsfältet på olika platser på jorden mycket mindre. Solens påverkan på tidvattnet blir därför bara knappt hälften så stor som månens.

Jordens rotation i förhållande till månen är viktigast

Tidvatten hög och lågvatten
Tidvatten vid fyra tillfällen under ett dygn när jorden roterar runt sin egen axel i förhållande till månen. Tidvatten och klockslag gäller lokalt för en position vid det svarta huset. De röda pilarna på motsatt sida om jorden är de tidvattenbildande krafterna. Distanser och storlekar på månen och jorden är inte skalenliga Illustration SMHI Oceanografi Förstora Bild

Den rörelse som påverkar tidvattnet mest är jordens rotation runt sin egen axel relativt månen. Ett så kallat måndygn är ungefär 24 timmar och 50 minuter långt och är tiden det tar för jorden att snurra ett varv i förhållande till månen. Två gånger under denna tid hinner en given plats på jorden ligga på linjen där månens gravitation har störst verkan och högvatten uppstår då. Lågvatten sker också vid två tillfällen per dygn, då den givna platsen på jorden ligger vinkelrät i förhållande till linjen mellan jorden och månen, där alltså de tidvattenbildande krafterna har minst verkan.

Denna typ av tidvatten kallas halvdagligt tidvatten vilket innebär att skillnaden i tid mellan låg- och högvatten är cirka 6 timmar. På de flesta platser på jorden, och även i Sverige, är detta den vanligaste typen av tidvatten.

Solen påverkar tidvattenhöjderna

Jordens, månens och solens varierande positioner i förhållande till varandra ger upphov till de olika månfaserna. Men detta påverkar även höjden på tidvattnet. Solens krafter kan förstärka eller försvaga tidvattnet som skapas av månen. Vid ny- och fullmåne ligger månen och solen i linje med varandra och jorden. Då samverkar solens och månens krafter och skapar de största tidvattenhöjderna som kallas springflod.

Men när solen och månen ligger i rät vinkel mot varandra i förhållande till jorden så motverkar deras krafter varandra och nipflod infaller. Vid dessa tillfällen blir tidvattenhöjderna som allra lägst. Det finns ytterligare astronomiska faktorer som spelar in, som jordens rotation, jordaxelns lutning och variationen i avståndet till månen och solen.

Tidvatten spring-och nipflod
Spring- och nipflod uppstår på grund av olika samverkan mellan solens och månens krafter. Illustration Fonselius, S. (1995) Västerhavets och Östersjöns oceanografi. SMHI Oceanografi.

Havens storlek och djup påverkar tidvattnet

De tidvattensalstrande krafterna höjer alltså vattenytan vid olika områden i havet. Eftersom ytan strävar mot jämvikt skapas på grund av detta tidvattenvågor. Vågorna har mycket lång våglängd vilket gör att vi inte kan se en vågs topp och dal utan den kan upplevas som en långsamt stigande och fallande ytan långs kusten. Ute på de stora öppna haven kan tidvattenvågornas höjd vara ungefär en meter. Hur stor vågen är när den kommer in till land beror på den närliggande havsbassängens form, djupförhållanden och utsträckning. Vågornas utbredning kompliceras av kontinenterna och öar som förhindrar att de kan fortplanta sig ostört. Är området för grunt eller för litet kan inte tillräckligt stora vågor bildas för att skapa ett märkbart tidvatten.

Tidvattnet rör sig längs kusten

Tidvattenvågor kommer in i Nordsjön från Atlanten genom Engelska kanalen och norr om Brittiska öarna. Corioliseffekten, som uppstår på grund av jordens rotation, medför att vågorna rör sig motsols runt Nordsjön. De följer den engelska kusten söderut och svänger sedan upp mot den holländska och tyska kusten. Längs den danska västkusten dämpas vågen av bottenfriktionen när djupet avtar. Det är därför endast en mycket svag våg som vrider runt Danmarks nordspets och tränger vidare in i Skagerrak och sedan söderut i Kattegatt. De grunda områdena i Öresund och Bälthaven sänker effektivt vågen innan den kan fortsätta in i Östersjön.

Tidvatten Nordsjön
Tidvattnet i Nordsjön. De svarta tidvattenlinjerna visar hur vågorna vandrar moturs runt Nordsjön. Siffrorna på linjerna anger timmar. De blåa linjerna och den blåa färgskalan anger amplitud vid springflod. De två cirklarna, en norr om Engelska kanalen och en väster om Danmark är nodpunkter som vågorna roterar runt. Illustration Sjöberg, B (red) 1992. Hav och Kust. Sveriges Nationalatlas

Tidvattnets höjd i Sverige

Tidvattnet längs svenska kusten varierar halvdagligt och är störst i Skagerrak, med en normal tidvattenhöjd på ungefär 20 cm. Vid springflod kan den maximala höjden vara upp till 35 cm. För Kattegatt är den största möjliga tidvattenhöjden ungefär 25 cm. För Östersjön är tidvattnet endast några centimeter och saknar praktisk betydelse. Detta är i likhet med andra innanhav som till exempel Medelhavet och Svarta Havet, där inflödet begränsas av ett smalt sund.
 

Tidvatten Kungsvik
Bilden visar en högvattenhändelse vid mätstationen Kungsvik i Skagerrak (övre mörkblå linje) och en beräkning av tidvattnet (undre ljusblå linje) 28-31 januari 2000. Streckade svarta linjer visar tidpunkter för maximal tidvattenhöjd. Den streckade röda linjen indikerar tidpunkt för stormflodens högsta havsnivå. Det momentana tidvattenståndet vid denna tidpunkt kunde varit cirka 10 cm högre om det inträffat vid högsta tidvattenhöjden. Illustration SMHI Oceanografi

Tidvatten i världshaven

De kustområden som direkt angränsar till de stora oceanerna blir utsatta för högre tidvatten, vanliga tidvattenhöjder kan vara 2 till 6 meter. Beroende på oceanbassängernas dimensioner så kan de påverkas mer av andra astronomiska faktorer än månens gravitation. Detta kan resultera i att solens gravitation får störst påverkan och heldagligt tidvatten uppstår, med ett hög- och ett lågvatten varje dygn. Ett mellanting mellan dessa två typer är så kallat blandat tidvatten, där amplituden på låg- och högvatten varierar mycket. I Atlanten och Indiska Oceanen är det den halvdagliga perioden som är vanligast. Stilla Havet påverkas mest av dagligt och blandat tidvatten. Extrema tidvatten kan uppstå när vattnet trycks ihop i kanaler och flodmynningar när djupet minskar. Exempel på detta är Engelska kanalen med tidvattenhöjder på över 10 m. De allra högsta höjderna finns vid ett par platser vid Kanadas Atlantkust, där både Fundy- och Ungavabukten kan uppnå 17 m vid springflod.

Beräkning av tidvatten

Människan har under lång tid känt till att tidvattnet är regelbundet återkommande och under 1600-talet föreslog Johannes Kepler att det var månens gravitation som skapade tidvattnet. Den första kompletta matematiska teorin över tidvatten presenterades 1775 av Pierre-Simon Laplace med sin dynamiska tidvattensteori. Inom sjöfarten har det länge funnits behov av att kunna förutsäga tidvattnet. De astronomiska parametrarna återkommer med förutsägbar regelbundenhet. För varje enskild plats längs kusten kan man anta att det totala tidvattnet är en summa av de olika tidvattenbildande faktorerna. Om det finns tillgång till en lång mätserie av tidvatten kan den delas upp i alla sina enskilda parametrar med hjälp av harmonisk analys. Med hjälp av detta kan sedan säkra prognoser för framtida tidvatten skapas.