Voortschrijdend inzicht

‘Je gaat het pas zien als je het doorhebt’ (Johan Cruijff). Het heeft na Newton nog honderden jaren geduurd voordat afwijkende getijden begrepen werden. De weg daar naartoe illustreert hoe moeilijk het is om iets nieuws te duiden. Daarbij speelde ook een prominent KNAG-lid, Johan van der Stok, een rol.

Wanneer kreeg men in West-Europa een beeld van enkeldaagse getijden? Wat zeiden de eerste Indië- vaarders erover? Het oudst beschikbare document uit die wereld is van Jan Huygen van Linschoten, de man die de Portugezen het geheim van de route naar Indië ontfutselde. In zijn Reys-gheschrift vande navigatien der Portugaloysers in Orienten (1596) maakt hij melding van getijwaarnemingen in Macau en Malacca, maar daar is het getij overwegend dubbeldaags. Ook in de verslagen van de eerste reizen naar Indië rond 1600 is er niets over te vinden. Tussen gevaarlijke kusten, slechte kaarten, gevechten met vreemde volken, slecht voedsel en muiterij viel het kennelijk niet op.

Royal Society en Newton

In 1660 werd in Engeland de Royal Society of London opgericht met als doel het bevorderen van de natuurwetenschappen, vooral door waarnemingen te doen. In de eerste Transactions (het oudste wetenschappelijke tijdschrift ter wereld) van 1665 stond een oproep aan zeevarenden om overal ter wereld waarnemingen te doen, waaronder ook van het getij. Alles wat maar van belang zou kunnen zijn: hoogten bij dood- en springtij, stromingen, de relatie met maanstanden, enzovoorts. In 1684 rapporteerde Edmond Halley (bekend van de naar hem genoemde komeet) aan de Society over de Golf van Tonkin (Vietnam), waar schepen soms dagenlang de rivier niet op konden varen als gevolg van een onvoorspelbare waterstand: ‘Het effect van de maan op het getij in de wateren van Tonquin is zeer verrassend, omdat het in alle opzichten zo afwijkend lijkt van de algemene regel in alle andere delen van de wereld’. Meest markant vond hij dat dood- en springtij niets met de schijngestalte van de maan te maken hadden. Zie het getijverloop in Tonkin en Londen (figuur 5). Newton nam het verhaal op in zijn Principia met de opmerking dat het wellicht te maken had met getijdoordringing vanuit de Indische Oceaan en de Grote Oceaan – wat in hoofdlijnen juist is – en dat er nog maar eens goed in die contreien gemeten moest worden.

Metingen

Dat is uiteindelijk gebeurd maar pas veel later. In de jaren 30 van de 19e eeuw waren de leden van de Royal Society nog steeds bezig met het verwerken van de erfenis van Newton. Waarnemingen uit Europa, Amerika, India en Singapore werden geanalyseerd, en in 1838 verzocht de Royal Society de Nederlands-Indische regering waarnemingen te doen op een aantal plaatsen in de archipel. Dat leverde een meetrapport op, maar de Society maakte er geen analyse van. Ook de mensen die de metingen verricht hadden, wisten er niet goed raad mee. Zo meldde een marineofficier belast met waarnemingen van het getij aan de oostkust van Sumatra, aan zijn superieuren dat alle theorie hier nutteloos bleek en in tegenspraak was met de feiten.

Eind 19e eeuw kwam in Engeland de harmonische analyse tot ontwikkeling, aangedragen door Lord Kelvin en uitgewerkt door George Darwin (zoon van Charles). Daarbij wordt een getijverloop ontleed in componenten die gerelateerd zijn aan de bewegingen van maan en aarde om de zon. Vervolgens worden die componenten weer gebruikt om het getij op een bepaalde dag in de toekomst te berekenen. Dat was een noodgreep, omdat de verdere uitwerking van het krachtenspel op het water in oceanen en zeeën doodliep. Maar het was wel een briljante noodgreep: de gevolgen van resonantie en demping van de golven in zeeën en baaien die bij de diverse componenten horen, volgden direct uit het lokaal waargenomen getij.

Van der Stok

In 1877 trad Johan van der Stok in dienst bij het Koninklijk Magnetisch en Meteorologisch Observatorium in Batavia en ging zich onder andere bezighouden met de getijden in de archipel. De scheepvaart stelde steeds meer eisen aan toegankelijkheid van havens en met name aan de voorspelbaarheid van de hoogwaters. En daar zat nou net het probleem: de scheepvaartsector werkte nog vanuit het Europese denkraam, en voorspellingen van enkeldaagse getijden werden gekoppeld aan de schijngestalten van de maan, die er niets mee te maken hebben. Vooral met de gemengde getijden bleef men moeite houden. Die werden gezien als ‘onregelmatig’, wat ze beslist niet zijn. Pas met de harmonische analyse kreeg men daar greep op.

Na een vruchteloze poging uit te zoeken wat er met de Indische waarnemingen bij de Royal Society gebeurd was, ging Van der Stok aan de slag met de harmonische analyse met als resultaat onder andere zijn atlas Wind and weather, tides and tidal streams in the East-Indian Archipelago in 1897. In De zeeën van Nederlandsch Oost-Indië, uitgave van het KNAG bij het 50-jarig bestaan in 1923 onder redactie van Van der Stok, wordt met genoegen gemeld dat de bemanning van H.M. De Ruyter in Makassar met deze atlas aan boord een voorspelling van de sterk gemengde en variërende getijden rond Surabaya maakte en daar vervolgens moeiteloos de haven binnenvoer, iets wat tot dan toe altijd met problemen gepaard ging.

Hiermee waren de praktische problemen grotendeels opgelost, maar was er nog geen fysische verklaring voor de grote variatie in het karakter van het getij. In het midden van de 20e eeuw gaf Albert Defant in zijn Physical Oceanography een eerste beschouwing met als basis een knopen- en buikenpatroon in de verbindingen tussen Indische en Grote Oceaan. Met de opkomst van computers en numerieke berekeningen werd het mogelijk dit beter uit te werken. Daarmee is dan de aanbeveling van Newton uitgevoerd, zijn suggestie bevestigd, wordt het door Kelvin dood verklaarde spoor weer bereden en is de cirkel dus min of meer rond.

Lessons learned?

Het kennen en doorgronden van bijzondere verschijnselen op aarde is een geographer’s delight. Vanaf de eerste verbazing en in de lange zoektocht naar een verklaring speelt de wisselwerking tussen waarnemingen en theorie een cruciale rol. Het ontbreken van een theoretisch kader stond het verwerken van de Nederlands-Indische waarnemingen door de Royal Society in de weg. De confrontatie met verschijnselen die buiten de ervaringswereld vielen, hebben uiteindelijk tot een beter begrip geleid, ook van de getijden in Europa. In de woorden van Van der Stok: ‘Dezelfde factoren komen overal voor, alleen hun onderlinge verhouding verschilt’.

Getijleer is een ‘oude’ wetenschap. Het gevaar bestaat dan dat kennis ook weer wegzakt. Je kunt het overal opzoeken, dus hoef je het niet meer te begrijpen. Zaken die Van der Stok al glashelder uitlegde in 1892, zijn ook bij mensen die zich met getijden bezighouden niet altijd bekend en dat gaat een keer knellen. Geoloog Erik Kvale klaagde in 2006 in het Journal of Marine Geology dat hij nooit had geleerd dat er ook enkeldaagse getijden zijn, met een dood- en springtijcyclus van 13,66 in plaats van 14,77 dag, waardoor hij mariene afzettingen in Noord-Australië verkeerd interpreteerde. De volwassenheid van de getijleer zou er juist toe kunnen leiden dat het onderwijs daarin redelijk compleet is.