Bij eb staat het water heel laag en bij vloed staat het water juist hoog. Eb en vloed ontstaan vooral door de aantrekkingskracht van de maan, maar ook gedeeltelijk door de aantrekkingskracht van de zon. De maan draait om de aarde doordat de zwaartekracht van de aarde de maan naar zich toe trekt. Omdat de aarde veel groter is dan de maan (ongeveer 81 keer zo groot), is de invloed van de maan niet heel erg groot, maar hij heeft dus wel een invloed op het water. Hij trekt het water aan, waardoor er een soort “rugbybal”-vorm ontstaat met spitse kanten aan beide kanten van de aarde.
Naast de maan heeft ook de zon invloed op de aarde. Omdat de zon veel verder weg staat van de aarde dan de maan, is het effect veel kleiner. De zon kan er echter wel voor zorgen dat er springtij of doodtij ontstaat. Als de zon in dezelfde richting of in tegenovergestelde richting staat als de maan ten opzichte van de aarde, dan ontstaat er springtij. Doodtij ontstaat tijdens het eerste en het derde kwartier van de maan, als de hoek tussen de maan en de zon vanuit de aarde negentig graden is. Het getijde, tij of getij is de periodieke wisseling van de waterstand, en de daarmee samenhangende getijstroom, die op Aarde optreedt als gevolg van de zwaartekracht van de Maan en, in mindere mate, die van de Zon.
Deze verklaring van het verschijnsel werd in 1687 voor het eerst door Isaac Newton gegeven. Newtons theorie werd in 1740 door Daniel Bernoulli uitgebreid tot het evenwichtsgetij, dat ten onrechte vaak aan Newton zelf wordt toegeschreven. In 1776 werd de theorie door Pierre-Simon Laplace verder uitgebouwd tot een dynamische theorie van het getij, waarmee in principe het gedrag van ieder deeltje onder invloed van een veranderende getijdenkracht en op een draaiende aarde voorspeld moet kunnen worden. Doordat het getij op een locatie bepaald wordt door veel factoren, waaronder de afstand van de locatie tot de evenaar, de waterdiepte, en de aanwezigheid en vorm van landmassa's, vertoont het van plaats tot plaats grote verschillen.
De getijvormen worden grofweg onderverdeeld in dubbeldaags getij, enkeldaags getij, en gemengd getij. Wanneer de getijkrachten van Zon en Maan dezelfde richting hebben en zo elkaar versterken, is de amplitude van het getij het grootst; dit wordt springtij genoemd. Al ruim voor onze jaartelling waren mensen in staat rekening te houden met het getij of er zelfs gebruik van te maken. Het tot nu toe oudst bekende voorbeeld is een getijdendok bij Lothal in India. Reeds tijdens de oudheid was bekend dat het getij samenhangt met de positie van de Maan. Plinius de Oudere kon in 77 AD al een vrij nauwkeurige beschrijving van de verschijnselen geven, waarbij hij zowel de Zon als de Maan als veroorzakers noemde.
De theorie is daarna lange tijd niet uitgebreid of verbeterd. Pas in de vroegmoderne tijd gingen wetenschappers weer nadenken over de oorzaken van het verschijnsel. Galileo Galilei opperde in 1616 dat het getij veroorzaakt werd door het heen en weer klotsen van het water als gevolg van de draaien van de aarde om de zon én door haar rotatie om haar eigen as. René Descartes stelde rond 1630 in zijn vortextheorie dat het getij veroorzaakt werd door de druk van de ether, een medium waarvan men dacht dat het heelal buiten de aardatmosfeer ermee gevuld was. De Aarde en de Maan zouden de vrije stroming van de ether belemmeren en daarmee een drukgolf veroorzaken die op zijn beurt de oorzaak was van het getij. Volgens William Gilbert was het de magnetische aantrekking tussen Aarde en Maan die het getij veroorzaakte. De first die het getij verklaarde met behulp van de zwaartekracht, was Isaac Newton, in 1687. Newtons theorie werd later, in 1740, uitgebreid door Daniel Bernoulli. Hij was degene die er het evenwichtsgetij van maakte dat zo vaak aan Newton wordt toegeschreven. In 1776 stelde Laplace, met behulp van Newtons gravitatietheorie, als eerste een dynamische theorie van het getij op. Uit het werk van Laplace kwam onder andere naar voren dat de getijverwekkende kracht in verschillende componenten, elk met een eigen frequentie, ontleed kon worden.
Met de ontwikkeling van de fourieranalyse door Joseph Fourier, in 1822, werd het mogelijk de afzonderlijke componenten te onderscheiden uit lange reeksen metingen aan het getij op een bepaalde plek. Daardoor kon men het getijverloop voor plekken waar meetreeksen beschikbaar waren voorspellen. Verschillen in aantrekkingskracht van de Maan op Aarde leiden tot een maximale aantrekkingskracht wanneer de maan zich in zenit of nadir bevindt en tot een lagere kracht wanneer de maan op 90° staat van het zenit. De zwaartekracht die een lichaam op een ander lichaam uitoefent is recht evenredig met de massa van het aantrekkende lichaam en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de onderlinge afstand. Op de Aarde is de aantrekkingskracht van een ander lichaam, zoals de Maan, daardoor groter aan de kant waar dat lichaam in het zenit staat, en kleiner waar het in het nadir staat. De aantrekkingskracht van de Maan en die van de Zon werken op de gehele Aarde. Afhankelijk van de plek op aarde variëren wél de exacte grootte en richting van die krachten. De krachten zijn te ontbinden in een component die gelijk is aan die in het middelpunt van de Aarde en een getijverwekkende kracht. De getijverwekkende kracht is op zijn beurt ook weer te ontbinden in een horizontale en een verticale component. De verticale component werkt in dezelfde richting als de zwaartekracht van de Aarde en laat een partikel op de aardkorst stijgen of dalen. Deze kracht is maximaal op de plek waar de Maan of de Zon in het toppunt of zenit staat, en minimaal op 90° daarvan. De horizontale component van de getijverwekkende kracht brengt een partikel op de aardkorst horizontaal in beweging. Door de aardrotatie verandert de oriëntatie van het krachtenveld ten opzichte van de Aarde doorlopend. Het gevolg is dat elk punt op aarde zich periodiek in een maximum van het krachtenveld bevindt en dan weer in een minimum ervan.
Als het hemellichaam (Maan of Zon) in het vlak van de evenaar staat, dan zijn beide maxima en minima van het krachtenveld behorende bij dat hemellichaam gelijk. Staat het hemellichaam niet in het equatorvlak, dan geldt voor elk punt op aarde dat niet op de evenaar ligt dat het ene maximum groter is dan het andere. Het gevolg hiervan is de dagelijkse ongelijkheid: op dagen dat de Zon of Maan een grote noordelijke of zuidelijke declinatie kent, zijn de beide hoogwaterstanden op een dag niet aan elkaar gelijk. De totale getijdenkracht wordt veroorzaakt door de Maan en de Zon samen. De getijdenkracht is omgekeerd evenredig met de derde macht van de afstand en recht evenredig met de massa van het aantrekkende lichaam. De getijdenkracht is het gevolg van het verschil tussen de middelpuntzoekende kracht en de aantrekkingskracht op een willekeurig punt van een planeet. Twee objecten met massa's m1 en m2 draaien om hun gemeenschappelijk zwaartepunt met onderlinge afstand R. De netto versnelling op een punt op object 1 wordt bepaald door het verschil in aantrekkingskracht door object 2 op verschillende plaatsen op object 1.
De vorming van de getijarmoede leidt tot een vervorming van de aarde in een ellipsoïde met de lange as gericht naar het hemellichaam dat verantwoordelijk is voor de getijdenkracht. De evenwichtstheorie van het getij gaat uit van een geheel met water bedekte aarde, zonder continenten of obstakels. Door de aardrotatie draait de aarde onder de ellipsoïde, waardoor het lokale getij sterk kan afwijken van het evenwichtsgetij. Het werkelijk optredende getij wijkt dus af van het theoretische evenwichtsgetij, maar dit evenwichtsgetij blijft een bruikbaar referentiepunt. De watermassa is niet homogeen verdeeld over de aarde; oceanen en kusten zijn grillig gevormd, waardoor de getijgolf lokaal sterk kan variëren.
De amplitude H en het geografisch argument g zijn de getijconstanten voor een bepaalde plek. Voor het voorspellen van getij wordt harmonische analyse toegepast op lange reeksen waterhoogtes. Hierbij worden de harmonische componenten, oftewel partiële getijden, geanalyseerd en vervolgens samengevoegd om het getij te voorspellen. Er zijn ongeveer 400 componenten bekend; in de praktijk worden er minder gebruikt. Voor de Nederlandse kust worden bijvoorbeeld 94 componenten toegepast in ondiep water, terwijl dichter bij diep water minder componenten nodig zijn. De M2- en S2-getijden zijn dubbeldaagse getijden met constante amplitude voor een specifieke plek. In een siderische maand volbrengt de middelbare maan een omloop met een hoeksnelheid van 0,5490°/uur, terwijl de aarde draait met 15,0411°/uur, waardoor de M2-hoeksnelheid 28,9841°/uur is, wat overeenkomt met een periode van ongeveer 12 uur en 25,2 minuten.
In de praktijk verschijnt eb en vloed als een dagelijkse, regelmatige op- en neergaande beweging van de zee. In de Noordzee is het ongeveer twee keer per dag hoogwater en twee keer laagwater, met tijdstippen die per kustplaats verschillen. De getijdengolf komt vanuit de Atlantische Oceaan, bij Schotland beginnend en na ongeveer een dag bij de Nederlandse kust aangekomen. De stroming beweegt in de Noordzee tegen de klok in en kent wervelpoorten; de centrale wervel is cruciaal voor de Waddenzee. De getijdengolf is door dammen en dijken beïnvloed sinds de afsluiting van de Zuiderzee en Lauwerszee in respectievelijk 1932 en 1969, wat heeft geleid tot blijvende veranderingen in wadbodem en stromingen. Getijdentabellen geven voorspellingen voor hoog- en laagwater per plaats en per jaar, zodat liefhebbers en vissers de getijden nauwkeurig kunnen plannen.
De kentering is de korte periode waarin het getij van eb naar vloed of vice versa verloopt en waarbij het water even stilstaat. Bij volle maan en nieuwe maan zijn de getijkrachten sterker, wat leidt tot springvloed: hoger hoogwater en lager laagwater. Een tsunami is een vloedgolf die meestal door een aardbeving of aardverschuiving wordt veroorzaakt en meestal niets met getij te maken heeft. De getijden kunnen ook worden benut in getijdecentrales. In Nederland stroomt het water tijdens vloed van Zeeland richting Schiermonnikoog, en tijdens eb in tegengestelde richting. Tussen Waddeneilanden en kust kan het water soms helemaal niet stromen, wat zichtbaar is bij wantij in het gebied tussen eiland en kust.
Eb en vloed
- Springtij ontstaat wanneer maan en zon in dezelfde richting ten opzichte van de aarde staan
- Doodtij treedt op bij 90 graden hoek tussen maan en zon ten opzichte van de aarde
- Getijden kunnen lokaal variëren door landmassa's en diepteverschillen
- Historische ontwikkelingsstappen: van theorie door Newton naar Laplace en Fourier
| Aspect | Korte omschrijving |
|---|---|
| Getij | Periodieke waterstandschomeling door maan en zon |
| Springtij | Hoogwater hoger en laagwater lager bij alignering maan-zon-aarde |
| Doodtij | Laag water dichter bij gemiddelde cremeren bij 90° hoeken |
| Evenwichtgetij | Idee van ellipsoïde watervervorming onder invloed van getijdenkrachten |