Deniz kenarında birkaç saat geçiren biri, suyun kıyıya doğru yavaş yavaş yükseldiğini ve sonra yeniden çekildiğini fark edebilir. Bazı kıyılarda bu değişim o kadar belirgindir ki birkaç saat içinde geniş kumsallar suyun altında kalır, ardından su kilometrelerce geri çekilerek deniz tabanını açığa çıkarır. Bu düzenli yükselme ve alçalma hareketine gelgit adı verilir. Gelgitlerin Ay ile ilişkili olduğu, Antik çağlardan beri bilinmekteydi. Ancak bu ilişkinin nasıl işlediği, ancak Newton'ın kütle çekimi yasasıyla açıklanabildi.

Gelgitlerin temel nedeni, Ay'ın kütle çekimidir. Ay, Dünya'nın her noktasını kendine doğru çeker. Ancak bu çekimin şiddeti, Ay'a olan uzaklığa bağlıdır. Dünya'nın Ay'a bakan yüzü, Dünya'nın merkezine göre Ay'a daha yakındır ve daha güçlü çekilir. Dünya'nın Ay'a bakmayan arka yüzü ise Ay'dan daha uzaktır ve daha zayıf çekilir. Bu çekim farkı, Dünya'yı Ay'a doğru hafifçe uzatan bir etki yaratır. Okyanuslar, katı yer kabuğuna göre çok daha kolay biçim değiştirebildiği için bu etkiyi en belirgin biçimde gösterir.

Gelgitlerle ilgili en çok şaşırtan durum, Dünya'nın Ay'a bakan yüzünde olduğu kadar tam karşı yüzünde de suların kabarmasıdır. Ay'a bakan yüzde suların kabarması kolayca anlaşılabilir; çünkü sular Ay'a doğru çekilir. Peki karşı yüzdeki kabarma nasıl açıklanabilir? Bu durumu anlamak için Dünya'nın merkezinin de Ay tarafından çekildiğini düşünmek gerekir. Dünya'nın merkezi, arka yüzdeki sulardan daha güçlü çekildiği için Ay'a doğru biraz daha fazla hareket eder ve arka yüzdeki sular adeta geride kalır. Sonuç olarak Dünya'nın iki karşıt yüzünde iki su kabarıklığı oluşur.

Dünya kendi ekseni etrafında dönerken, yeryüzündeki bir nokta bu iki kabarıklığın içinden sırayla geçer. Bu nedenle çoğu kıyıda bir gün içinde iki kez kabarma ve iki kez çekilme yaşanır. Ancak gelgitlerin zamanlaması her gün yaklaşık elli dakika kayar. Bunun nedeni, Dünya kendi ekseni etrafında dönerken Ay'ın da yörüngesinde ilerlemesidir. Dünya'nın Ay'ın tam karşısına yeniden gelebilmesi için yirmi dört saatten biraz daha fazla dönmesi gerekir. Bu nedenle gelgit saatleri gün geçtikçe ileri kayar.

Güneş de gelgitler üzerinde etkilidir. Güneş, Ay'dan çok daha büyük bir kütleye sahiptir; ancak Dünya'ya çok daha uzaktır. Gelgit etkisi uzaklıkla çok hızlı biçimde azaldığı için Güneş'in gelgit etkisi, Ay'ınkinin yaklaşık yarısı kadardır. Dolunay ve yeni ay dönemlerinde Güneş, Ay ve Dünya aynı doğrultu üzerinde sıralanır. Bu durumda Güneş ve Ay'ın gelgit etkileri birbirini güçlendirir ve kabarmalar daha yüksek, çekilmeler daha belirgin olur. Bu tür gelgitlere halk arasında bahar gelgitleri adı verilir; ancak adlarının bahar mevsimiyle hiçbir ilgisi yoktur.

Ay'ın ilk ve son dördün evrelerinde ise Güneş ve Ay, Dünya'ya göre birbirine dik konumlardadır. Bu durumda iki gök cisminin gelgit etkileri kısmen birbirini sönümler ve gelgitler daha zayıf olur. Bu zayıf gelgitlere sakin gelgitler denir. Gelgitlerin yüksekliği ayrıca kıyının biçimine, deniz tabanının derinliğine ve okyanus havzalarının yapısına göre büyük farklılıklar gösterir. Bazı kapalı denizlerde gelgitler neredeyse hiç fark edilmezken, Kanada'daki bir körfezde gelgit farkı on beş metreyi aşabilir.

Gelgitler, Dünya ile Ay arasındaki ilişkiyi de zamanla değiştirir. Okyanusların gelgit kabarıklıkları ile deniz tabanı arasındaki sürtünme, Dünya'nın dönüşünü çok yavaş biçimde frenler. Bu nedenle Dünya'nın bir günü, her yüzyılda saniyenin çok küçük bir kesri kadar uzar. Fosil mercanların büyüme halkaları üzerinde yapılan incelemeler, yüz milyonlarca yıl önce bir yılda dört yüz gün civarında gün bulunduğunu göstermektedir. Aynı süreç, Ay'ın Dünya'dan yavaş yavaş uzaklaşmasına da yol açar.

Gelgit etkileri, Ay'ın kendisi üzerinde de belirgin izler bırakmıştır. Ay, Dünya'nın çevresinde bir turunu tamamlarken kendi ekseni etrafında da tam bir tur döner. Bu nedenle Ay'ın hep aynı yüzü Dünya'ya bakar ve Ay'ın arka yüzünü Dünya'dan hiçbir zaman göremeyiz. Bu durum, milyarlarca yıl boyunca Dünya'nın Ay üzerinde oluşturduğu gelgit etkilerinin Ay'ın dönüşünü yavaşlatmasının bir sonucudur. Gökbilimciler bu olaya gelgit kilitlenmesi adını verir.

Gelgitler, insanlar için önemli olanaklar ve zorluklar da sunar. Liman işletmeciliği ve kıyı balıkçılığı, gelgitlerin zamanlamasına göre düzenlenir. Bazı ülkelerde gelgitlerin oluşturduğu güçlü su akıntılarından elektrik üretilmektedir. Gelgitler ayrıca kıyı ekosistemlerinin şekillenmesinde de önemli bir rol oynar. Gelgit arası bölgeler, günde iki kez suyla kaplanıp açığa çıkan ve bu zorlu koşullara uyum sağlamış zengin bir canlı topluluğuna ev sahipliği yapar.

Gelgitler, uzaydaki gök cisimlerinin yeryüzündeki yaşam üzerindeki etkisinin en somut ve en düzenli örneklerinden biridir. Kıyıya vuran her dalganın ritminde, yaklaşık dört yüz bin kilometre uzaklıktaki komşumuzun sessiz çekimi gizlidir.