Maan, wind en water

This visible image was taken from NOAA's GOES satellite on October 28 shows Hurricane Sandy. US emergency officials braced for the potentially massive impact of a so-called "Frankenstorm" Sunday as Hurricane Sandy lumbered north in the Atlantic Ocean, poised to hit the eastern seaboard with torrential rains and gale-force winds. The superstorm was expected to make landfall somewhere between Virginia and Massachusetts early Tuesday, possibly causing chaos during the frenzied last days of campaigning before the November 6 US presidential vote. As it churned in a northeasterly direction, the massive weather system was at category one strength, the lowest-level hurricane on the five-tiered Saffir-Simpson scale, with maximum sustained winds of 75 miles (120 kilometers) per hour, the National Hurricane Center (NHC) said. The center said that while little change in strength was anticipated for Sandy, which was now located 260 miles (420 kilometers) south-southeast of Cape Hatteras, North Carolina, it was "expected to remain a large and powerful until it crosses the coastline." =RESTRICTED TO EDITORIAL USE - MANDATORY CREDIT " AFP PHOTO / NASA GOES PROJECT/" - NO MARKETING NO ADVERTISING CAMPAIGNS - DISTRIBUTED AS A SERVICE TO CLIENTS = AFP

Volgende week is het weer volle maan. Dit weekend zit de maan in de fase tussen eerste kwartier en volle maan die in het Engels ‘waxing gibbous’ heet maar die bij ons, voor zover bekend, nooit een naam heeft gekregen. Begrijpelijk, het wassen tussen nieuwe maan en eerste kwartier (waxing crescent) is veel aardiger om te zien en is ook veel beter voor illustraties te gebruiken. Op zo’n vroeg wassende maan kun je kinderen, knappe meisjes en dromerige dames gerieflijk achterover laten leunen.

Enfin, daar gaat het nu niet over. Er was altijd nog dat knagende gevoel dat er twee jaar geleden in de beantwoording van een vraag op de kinderpagina een onjuistheid is vermeld. Laurens Dekker, die toen zeven was, wilde weten of je hoger kon springen als zon en maan tegelijk hoog aan de hemel stonden. Want zon en maan trokken het zeewater aan, daardoor werd het immers afwisselend eb en vloed, hoog en laag water, en dus mocht je verwachten dat zon en maan ook wel een hoogspringer zouden aantrekken. Ook al was die maar zeven jaar.

De kwestie is ingewikkelder dan hij leek en de sterkste aanwijzing daarvoor is dat het niet één keer per dag hoog water wordt, maar twee keer. Het zeewater staat wat hoger aan de kant van de aarde waar de maan boven hangt (de invloed van de maan is groter dan die van de zon), dat is waar, maar aan het andere eind van de aarde, pal tegenover de maan, staat het ook hoger dan gemiddeld.

Dat had je niet bedacht als je had gedacht dat het spel uitsluitend door de gravitatiewet van Newton werd bepaald (zoals destijds is gedaan.) De gravitatiewet beschrijft de aantrekking tussen massa’s en zegt dat die recht evenredig is met de groottes van de betrokken massa’s en omgekeerd evenredig met het kwadraat van hun afstand.

Maar ‘Newton’ is te weinig. Er moet ook in aanmerking worden genomen dat de aarde om de zon draait en de maan om de aarde, of beter gezegd: dat maan en aarde bewegen om een gemeenschappelijk middelpunt (dat binnen de aarde valt). De hemellichamen tuimelen min of meer in vrije val naar elkaar toe en de Newtonse aantrekkingskracht wordt steeds flink gecompenseerd door middelpuntvliedende krachten. In het bijzonder geldt dat voor de middelpunten van de hemellichamen, dat is de plaats waar de middelpuntvliedende kracht volgens de regels van de mechanica aangrijpt – het woord zegt het al. Maar aan de oppervlakte van de planeten is de compensatie onvolledig, daar blijven restkrachten over en die stuwen het zeewater op twee plaatsen op. Dit is nog steeds niet het hele verhaal, maar het is al beter.

De maan kwam in gedachten toen er op de divan nog wat werd nagepeinsd over de cycloon die zo heeft huis gehouden bij New York. Er komen daar niet vaak cyclonen voor, laat staan zware en deze keer trof het ongelukkig dat er net een depressie voor de kust lag waarmee de cycloon nog op het laatst fuseerde. Dat versterkte hem. De Amerikaanse media voegden eraan toe dat het zeewater bij New York extra hoog kwam te staan omdat het net volle maan was op het moment dat Sandy op 29 oktober het land op trok. Een ongeluk bij een ongeluk.

Net volle maan? Hoe erg kon dat zijn? Bij ons in Holland is het altijd de nieuwe maan die het springtij extra hoog maakt en het moment van het hoogste hoogwater loopt altijd twee dagen achter op de maan. Zou dat in Amerika anders zijn? Golden daar weer andere wetmatigheden? De kortste weg naar het juiste antwoord bleek de getijtafel (tide table) die de dienst NOAA presenteert op tidesandcurrents.noaa.gov.

Er is geen reden voor ongerustheid. Ook voor de Amerikaans oostkust is het de nieuwe maan die het springtij het hoogst maakt. Maar het eb-en-vloed gebeuren ijlt er inderdaad veel minder na op de maan dan hier, hooguit een dag. Dat komt omdat de kust van New York veel meer in direct contact staat met de vrije oceaan dan Vlissingen. Helemaal synchroon opereren maan en water bijna nergens, want het zeewater moet ook nog even de tijd krijgen om naar de juiste plek te stromen. En als het daar dan is, is die plek alweer ergens anders. Overigens is het verschil tussen springtij en doodtij bij Coney Island niet meer dan twee voet: 60 cm. Het was niet zo’n sterk argument.

Hiermee was de divandenker nog niet uitgedacht over Sandy. Hij had satellietfoto’s gezien van de cycloon op het moment dat die ten zuiden van New York zijn ‘landfall’ beleefde. Hij had zich gerealiseerd dat de wind linksom om het centrum van de cycloon heen draaide. Tegen de klok in. En opeens drong het besef door dat dit inhield dat de wind ten noorden van het cycloon-centrum aanlandig moest zijn geweest, maar ten zuiden ervan: aflandig. Bij New York werd het water vreselijk opgestuwd, maar meer de kant van Virginia en Carolina op was het misschien wel the other way round. Wel veel wind maar extra laag water. Een vreemd idee en niemand had er wat over geschreven.

Maar zou het waar zijn? Het googlen leverde geen uitsluitsel, wel kwam een andere merkwaardigheid naar voren. Op het noordelijk halfrond geldt het rechter deel van een cycloon altijd als een stuk gevaarlijker dan het linker deel. Dat komt doordat de cycloon niet alleen draait (een rotatie) maar zich ook met hoge snelheid verplaatst (een translatie). Aan de rechter kant wordt de rotatie door de translatie versterkt, aan de linker kant verzwakt. Zou dat ook nog wat uitmaken bij het opstuwen van het zeewater voor de kust?

Inderdaad, beamen woordvoerders van KNMI en Deltares. Het rechter deel is gevaarlijker en vaak ook natter dan het linker deel. En ten zuiden van het centrum van Sandy moet de wind op 29 oktober aflandig geweest zijn. Maar die wind was niet heel sterk omdat hij (1) bij het linkerdeel van de cycloon hoorde en (2) over land kwam aanzetten. Zo’n landwind ondergaat veel wrijving.

Het neemt niet weg, komen KNMI en Deltares de AW-redactie feestelijk tegemoet, dat het zeeniveau bij Virginia en Carolina wat lager dan normaal zal zijn geweest. En inderdaad moet dat een stroming langs de kust van noord naar zuid hebben opgewekt. “Wij noemen dat een Kelvin-golf. ”

Dat alles klopt zoals het op de divan lijkt, dat mag ook wel eens in de krant.