..:: De schijnbaar onregelmatige getijden in de Java-zee [III] ::..

Getijden in de Java-zee [III]

← overzicht
Inhoud
Start

De schijnbaar onregelmatige getijden in de Java-zee [III].
verklaard door den ingenieur A.P. Melchior

Uit: De Natuur,
Populair Geïllustreerd Maandschrift,
gewijd aan de natuurkundige wetenschappen en hare toepassingen.
15 December 1885 - 5e jaargang

Uit de mededeeling over Ebbe en vloed in de Java-Zee, voorkomende in de October-aflevering van dit tijdschrift, ontwaarde ik tot mijn spijt, dat de geachte schrijver geen kennis droeg van de verklaring van den dagelijkschen gang van Eb en Vloed te batavia, die gegeven is door den heer A.P. Melchior, Ingenieur bij den Waterstaat en de Burgerl. Openb. Werken in Ned. Indië.
Deze arbeid, opgenomen in den jaargang 1883/84 van het tijdschrift der Afdeeling Ned.-Indië van het Kon. Instituut van Ingenieurs, is mijns inziens zoo merkwaardig, dat ik verneem, dat een kort overzicht daarvan aan de lezers van De Natuur niet onthouden mag worden, waardoor tevens de gelegenheid geopend wordt in meer algemeenen kring de aandacht er op te vestigen.

------------------

   Als grondslag voor de onderzoekingen hebben de waarnemingen gediend, die van Maart 1880 tot Juni 1884 gedaan zijn aan de zelfregistreerende peilschaal, opgesteld bij de nieuwe haven voor Batavia te Tandjong Priok. Eerst door zulk een werktuig was het mogelijk de waterbeweging voortdurend in alle bijzonderheden na te gaan, en de Batavische getijden en daarmede vermoedelijk ook de getijden in de geheele Java-Zee te ontlasten van de op hen rustende beschuldiging van onregelmatigheid, die nu gebleken is volkomen onjuist te zijn.
   In hoofdzaak waren de hierdoor aan het licht gebrachte eigenaardigheden der Batavische getijden de volgende:
   In Juni en December wordt nagenoeg slechts één tij in het etmaal waargenomen. Het hooge water valt in Juni in de avond-uren, in December in de morgenuren. Dit komt overeen met de opgave van Dr. Blink, geput uit de waarnemingen op de noordlust van Madoera, alleen met dit onderscheid van minder belang, dat het hooge water aldaar juist in den Oostmoesson 's morgens en in den Westmoesson 's avonds wordt waargenomen, iets dat volgens den heer M. ook te Soerabaia plaats heeft en alleen afhankelijk is van het havental.
   Omstreeks E.K. en L.K. worden te Batavia in genoemde maanden gedurende één of twee dagen sporen van een tweede tij waargenomen, en verder hebben in die maanden de hoogste vloeden en laagste ebben van het geheele jaar plaats.
   In September heeft men, op eenige dagen na omstreeks E.K. en L.K. steeds twee tijen in het etmaal.

   De overgang van den Oost- in den Westmoesson geschiedt aldus. Het morgentij, dat zich in Juni slechts enkele malen als een onbeduidende verheffing van het lage water vertoont, komt in de volgende maanden veelvuldiger voor en neemt in hoogte toe, terwijl het avond-tij afneemt. Tegen de tweede helft van September zijn beide tijen gelijk, daarna blijft het morgentij steeds in hoogte toenemen, terwijl het avondtij meer en meer verdwijnt. Het lage water loopt van 's morgens 7 uur door de nachturen heen terug tot 's avonds 7 uur, zoodat in September des nachts veel lage standen worden waargenomen.
   Bij den overgang van den West- in den Oostmoesson hebben dezelfde verschijnselen plaats; alleen zijn zij in Maart twaalf uren ten opzichte van die in September verplaatst. Het lage water loopt terug van 's avonds 7 uur tot 's morgens 7 uur door de daguren heen, zoodat men in Maart de meeste lage standen overdag waarneemt.

   Een merkwaardig en schijnbaar zonderling verschijnsel is nog, dat men zoowel in Maart als in September de grootste rijzingen van het water niet waarneemt bij Volle en Nieuwe Maan, maar bij de Kwartierstanden, en juist bij eerstgenoemde phasen de doode tijen invallen. Het onderscheid is volstrekt niet twijfelachtig, want in September bijv. bedraagt het verschil van hoog en laag water op den 1^sten dag na Volle of Nieuwe Maan te Batavia gemiddeld 0,28 M. en op den 1^sten dag na E.K. en L.K. gemiddeld 0,76 M.
   De verplaatsing van het springtij gaat geleidelijk. Reeds in Augustus vallen de sterkste tijen, welke in Juni den dag na Volle Maan of Nieuwe Maan intreden, een paar dagen vóór die phasen. In September loopen zij verder terug, om in de tweede helft dier maand met de Kwartierstanden samen te vallen, waarna zij nog verder terugloopen en in het laatst van November weder een paar dagen na Volle Maan en Nieuwe Maan plaats hebben, om zoo doorgaande in Maart hetzelfde verschijnsel als in September te vertoonen.

   Wij moeten nu den heer m. volgen in een kleine uitweiding op cosmographisch gebied, en stellen ons daarbij de aarde voor als geheel met water bedekt in den toestand van een volkomen bol, waarop zon en maan voorloopig nog geen aantrekking uitoefenen. De waterspiegel zou alsdan vormen, wat men het natuurlijk nulvlak zou kunnen noemen.

De aantrekking van een hemellichaam M. (zie de figuur) heeft zooals bekend is tengevolge, dat het watervlak aan de naar M. toegekeerde en aan de van M. afgekeerde zijde een verheffing ondergaat ten koste van een verlaging op 90° van die punten af en dus een eivorm aanneemt, dien men bij benadering als een ellipsoïde mag beschouwen. De inhoud van dit lichaam moet overeenkomen met dien van den bol en door die voorwaarde in rekening te brengen en tevens op te merken, dat de rijzing en daling van het water zeer gering is in vergelijking met den straal van den bol, berekent men gemakkelijk, dat de hoogte, waartoe het water zich boven het natuurlijk nulvlak zal verheffen op die plaatsen, welke het punt M. in het zenith of nadir hebben, het dubbele bedraagt van de daling daaronder op de plaatsen, 90° van eerstgenoemde af gelegen.

   Het blijkt hieruit, dat het natuurlijk nulvlak niet overeen komt met het vlak, dat den gemiddelden zeestand aanwijst, terwijl het natuurlijk ook niet aangewezen wordt door het Bataviasche peil of eenig ander, waartoe de waarnemingen gewoonlijk worden gereduceerd.

   Verder wordt er de aandacht op gevestigd, dat zoowel de zon als de maan hun aantrekking uitoefenen en dat men dus in het algemeen te doen zal hebben met twee eivormige vloedgolven. De as van de zonsvloedgolf kan ten opzichte van den aequator allerlei standen hebben, afwisselende tusschen 23½°N. en even zooveel Z.B. Omdat de maan zich beweegt in een vlak, dat ongeveer 5° met de ecliptica maakt, kan de as van de maansvloedgolf daarentegen soms varieëren van 18½°N. tot 18½°Z.B. en soms grootere hoeken, tot 28½° opklimmende, met den aequator maken.

   Wanneer de zon en de maan gedurende een etmaal in denzelfden stand gedacht worden, draait de aarde als het ware onder de stilstaande eivormige vloedgolven van beide door en ontstaan op een zeker punt op aarde de verschillende waterstanden. Bij een gegeven stand van zon en maan voor een bepaald uur en een plaats van gegeven breedte kunnen die waterstanden worden uitgerekend. Beschouwen wij toch een der beide bedoelde eivormige vloedgolven, dan kan men de doorsnede als een ellips beschouwen, waarvan de halve groote as met den straal van de aarde een zekere lengte verschilt, die het dubbel is van het verschil tusschen de halve kleine as en dien straal. Uit die voorwaarde leidt de heer M. nu af, dat de rijzing of daling ten opzichte van den cirkel voor elken straal, die een hoek φ maakt met de groote as, uitgedrukt wordt door ¼ α (1 + 3 Cos 2 φ) waarin α de rijzing is aan den top van de vloedgolf of het bovengenoemd verschil van de halve groote as met den straal.

Het is nu gemakkelijk in te zien, dat wanneer de betrekkelijke stand van de zon of de maan en de plaats op aarde bekend zijn, daaruit de hoek φ berekend kan worden. Voorts wordt opgemerkt, dat de aantrekkingskracht van de zon op het water zich tot die van de maan ongeveer verhoudt als 0.32 tot 0.68. Wanneer men nu de hoogte van de vloedgolf op het oogenblik, dat zon en maan in één richting werken, als eenheid aanneemt, dan kan men stellen, dat de α van de zonsvloedgolf gelijk is aan 0.32 en die van de maansvloedgolf aan 0.68, en dat de eerste schommelingen veroorzaakt van 0,16 onder het natuurlijk nulvlak tot 0.32 er boven, de tweede van 0.34 er onder tot 0.68 er boven. De resultaten van beide berekeningen, op hetzelfde oogenblik voor een zelfde plaats vereenigd, geven dan aldaar het theoretisch verloop der getijden, waarvan de hoogten uitgedrukt zijn in een onbekende eenheid. Al geven zij dus niet de absolute hoogte aan, waartoe het water op de beschouwde plek, afgezien van plaatselijke invloeden en storingen, moet rijzen, zij vormen toch een beeld van de verschijnselen, die onafhankelijk daarvan op die plek moeten intreden, waaronder bijv. de door den heer Blink ter sprake gebrachte dagelijksche ongelijkheid onder de keerkringen een belangrijke plaats bekleedt.

   Daar Batavia gelegen is op ongeveer 6° Zuiderbreedte werd op de beschreven manier de gang van eb en vloed van uur tot uur berekend voor de gevallen, dat het Nieuwe Maan, Eerste Kwartier, Volle Maan en Laatste Kwartier was op 22 Maart, 22 Juni, 22 September en 22 December, waarbij de hoeken bij benadering tot volle graden afgerond werden en de maan, als in het vlak van de ecliptica gelegen, werd beschouwd. De uitkomsten werden in een willekeurige eenheid, overeenkomende met de onbekende eenheid der waterhoogten als ordinaten uitgezet ten opzichte van de uren van het etmaal als abscissen.
   Het bleek nu, dat het voor den gang van eb en vloed steeds op hetzelfde neerkomt of het Volle Maan is of Nieuwe Maan, Eerste of Laatste Kwartier. Verder, dat het hoogste water van de twee getijden, die gewoonlijk dagelijks plaats hebben in Juni bij Volle Maan en Nieuwe Maan op hetzelfde uur zal intreden en in December bij diezelfde maanphasen wederom op hetzelfde tijdstip, dat echter 12 uur zal verschillen met dat van Juni. (Deze bijzonderheid is niet van localen aard, maar doet zich o.a. ook te Helder voor, hoewel het hoogteverschil der beide tijen aldaar gering is).
   Behalve deze overeenkomst, die tusschen de berekende theoretische getijden en de in den aanvang beschrevene te Batavia blijkt te bestaan, wordt ook door de eerste de noodzakelijkheid verklaard, dat het tijdstip van hoog water bij E.K. en L.K. in de maand Maart 12 uur verschilt met dat in December, terwijl eindelijk, zoowel volgens de theorie als de werkelijkheid, de dagelijksche ongelijkheid alleen verdwijnt bij Volle Maan en Nieuwe Maan in Maart en September.
   Op twee punten stemde de berekende gang van zaken niet met de werkelijkheid overeen, namelijk de dagelijksche ongeljkheid der getijden is in werkelijkheid veel grooter en de hoogste waterstanden zouden theoretisch moeten invallen in Maart en September, terwijl ze inderdaad plaats hebben in Juni en December.

   Wat het eerste punt betreft, zou volgens de theorie op die breedte het tweede tij nooit geheel kunnen verdwijnen, terwijl het optreden er van in werkelijkheid tot de zeldzaamheden behoort. Omtrent het tweede punt wordt opgemerkt, dat werkelijk bijv. te Padang het hoogste water in Maart en September wordt waargenomen. Deze afwijkingen moeten dus haar grond vinden in de eigenaardige liggig van Batavia. Door een beschouwing van de kaart en een gelijke redeneering als van den heer Blink komt de heer Melchior tot de overtuiging, dat de vloedholven te Batavia afomstig zijn uit de Chineesche Zee, terwijl die uit den Indischen Oceaan, waaraan bijv. Padang ten volle is blootgesteld, zich wegens de nauwe zeestraten tusschen de zuidelijke eilanden van den Archipel te Batavia niet kunnen doen gevoelen. Men mag dus veeleer aannemen, dat de verschijnselen, die te Batavia plaats hebben, een verflauwde afspiegeling zullen wezen van den theoretischen gang van eb en vloed op 20° N.B. in plaats van 6° Z.B. Daar het verloop der verschijnselen voor enkele graden breedteverschil weinig verandert, neemt de heer M. voor het gemak een plaats aan, gelegen op 23½° N.B., en berekent daarvoor evenals boven werd aangegeven, het theoretisch verloop der getijden.

   Wanneer nu de uitkomsten daarvan met de waarnemingen te Batavia worden vergeleken, dan blijkt het, dat met behoud der punten van vroegere overeenkomst, nu ook de hoogste standen moeten voorkomen in Juni en December en de dagelijksche ongeljkheid aanmerkeljk is toegenomen, zoo zelofs, dat in theorie het tweede tij bij E.K. en L.K. in Maart en September op het punt is van te verdwijnen. De schrijver geeft nu drie redenen op, die kunnen medewerken om die ongeljkheid nog grooter te doen worden, zoodat meestal van een tweede tij geen sprake is. Vooreerst kan het zijn, dat door de aanwezigheid van land in plaats van zee de vloed, die blijkens de voorop gestelde formule zich tot op een afstand φ=55° van den top van de vloedgolf boven het natuurlijk nulvlak verheffen moet, niet zoover reiken kan en er zich misschien reeds door die hinderpalen kleine ebben voordoen op het oogenblik, dat er eigenlijk vloed moest gaan; ten tweede kan men de Java-Zee ten ruwe bij een bassin vergelijken, dat gevuld wordt bij vloed en bij eb ledig loopt, waardoor het nog aan het afloopen kan zijn, als in de Chineesche Zee reeds een weinig vloed gaat, zoodat een klein tij aldaar te Batavia niet bemerkt zal worden; ten derde heeft de inertie der getijstroomen dezelfde uitwerking als de vorige oorzaak.

   Invloed der declinatie op de Volle en Nieuwe Maanstijen.
   Nadat de schrijver aangetoond heeft, dat de ouderdom der Bataviasche getijden gemiddeld op 18 uur mag gesteld worden, gaat hij over tot de bepaling van den invloed, welken de declinatie van zon en maan ewrkelijk heeft. Hij zoekt daartoe in de registers der waterstanden die op, welke geacht kunnen worden te behooren bij Volle en Nieuwe Maan, (als dus zon en maan met de aarde ongeveer in één lijn staan) en berekent ten naastenbij de declinatie, die één enkel lichaam zou hebben, dat een gelijke vloedwerking zou veroorzaken. Waren nu de gevonden waterstanden bekend ten opzichte van het natuurlijk nulvlak, dan kon men ze in reden van 0,311:0,689 splitsen en zoo bij verschillende declinaties het werkelijk effect te weten komen van zon en maan afzonderlijk, en dit voor elk ander tijdstip in rekening brengen, om zoodoende den waterstand voor dien dag en dat uur te berekenen. Gelukkig blijkt het, dat juist omdat die beide uitwerkingen weder samengesteld moeten worden, die splitsing ook kan plaats hebben ten opzichte van een willekeurig vlak als het B.P.; de samen te voegen waarden zijn dan wel niet juist, maar de fout verdwijnt in de uitkomst.

   Als voorbeeld worden de getijden uitgerekend voor de maanden Juni en September, waarbij voor de eenvoudigheid wordt aangenomen, dat tusschen Nieuwe Maan en Volle Maan 12 dagen in liggen en elken dag de tijd van doorgang van beide hemellichamen 1 uur verschilt, terwijl in ronde cijfers de declinatie voor elk in rekening wordt geebracht (in de onderstelling, dat de maan zich in het vlak van de ecliptica beweegt). Men krijgt zoodoende in een graphische voorstelling, waarin de dagen als abscissen voorkomen, voor elk aantal uren verschil in doorgang (de maansphasen uitgedrukt in den uurhoek) een kromme lijn van waterstanden, die met de werkelijke gemiddelden voor hetzelfde geval verrassende overeenkomsten aanbiedt. Geheele overeenstemming kan niet plaats hebben, omdat men o.a. de belangrijke declinatie-verschillen van de maan buiten rekening heeft gelaten, doch de meeste in den aanhef vermelde abnormaliteiten blijken thans noodzakelijk te zijn. Zoo vindt bijv. het terugloopen der springtijen zijn verklaring, want het geschiedt nagenoeg op dezelfde wijze als dat van de grootste maansdeclinatie ten opzichte van Volle Maan of Nieuwe Maan.

   Plaatsgebrek verbiedt ons deze merkwaardige voorstelling nader te behandelen, doch er blijkt voldoende uit, dat de wind in den loop van het water niet die rol speelt, welke men er vroeger aan meende te moeten toekennen. Het is integendeel mogelijk om juist in de Java-Zee de waterhoogten met vrij groote juistheid te voorspellen.
   De schrijver heeft dit gedaan door uit de waarnemingen 36 vloedtabellen te berekenen, elk loopende over een periode van een derde maand, waarin de waterstanden voor het geheele etmaal van uur tot uur zijn opgegeven in de verschillende gevallen, dat de uurhoek tusschen zon en maan van 0 tot en met 11 uur opklimt. Deze waterstanden kunnen geacht worden de ware te zijn voor normale zons- en maansdeclinatie, gemiddelden afstand van de maan, enz.

   Wanneer men nu daaruit op een bepaald uur van een bepaalden datum den waterstand wil berekenen, gaat men eerst na, welke de uurhoek is op den middag van den voorgaanden dag te Amsterdam, corrigeert dan volgens een door den schrijver opgegeven methode voor de ware in plaats van de onderstetlde maansdeclinatie, voor den waren maansafstand, enz., alle gegevens die in een Nautical Almanac te vinden zijn, en krijgt ten slotte de lijst der werkelijk plaatshebbende standen.
   De schrijver heeft zich de moeite gegeven op die wijze alle waterstanden van uur tot uur te berekenen van 1° Juni 1883 tot 1° Juni 1884 en komt daarbij tot de slotsom, dat 85 pct. der afwijkingen met de werkelijke waargenomen standen kleiner waren dan 5 centimeter. Men mag dus in dit geval wel met bewondering vaststellen, dat het niet steeds onmogelijk is uit de theorie den werkelijken vloed af te leiden.

's Gravenhage, Nov. 1885.

J.E. de Meijier.

↑