Stehende Kruskal-Schwarzschild-Moden an der Magnetopause

1.1 Historische Einführung
Abbildung 1.1: Ein auf die Erde auftreffender Teilchenstahl von der Sonne wird bei nicht
zentralem Stoß weniger verzögert. Dadurch entsteht ein Hohlraum, in dem das Erdmagnetfeld
eingeschlossen wird (nach Chapman und Ferraro 1930).
Im Lichte der Kontinuität der Existenz der Kometenschweife erschien die kontinuierliche
Abstrahlung von solaren Teilchen plausibel zu sein. Dieser kontinuierliche Partikelstrom
wurde von Biermann als solare Korpuskularstrahlung bezeichnet; später hat sich dann der
Begriff des Sonnenwindes dafür etabliert.
Als Konsequenz musste die von Chapman und Ferraro postulierte Grenzschicht, die
den Sonnenwind vom eingebetteten komprimierten Erdmagnetfeld trennt, permanent vorhanden
sein (Dungey 1954). Nach dieser Entdeckung wurde in mehreren theoretischen
Arbeiten versucht, die Position und Form dieser Grenzschicht vorherzusagen (siehe z. B.
Ferraro 1960, Beard 1960, Hurley 1961a,b, Slutz 1962). Im Allgemeinen stimmten diese
Arbeiten in ihrer Vorhersage überein, dass die Grenzschicht einen Abstand von 5 bis
10 Erdradien zur Erde am subsolaren (sonnennächsten) Punkt haben sollte. Die Schichtdicke
selbst wurde als gering im Vergleich zu den Größenskalen des erdmagnetischen
Hohlraums (heutige Bezeichnung: innere Magnetosphäre) angenommen.
Direkte Beobachtungen der magnetosphärischen Strukturen und ihrer Grenzschichten
konnten erst nach Beginn des Satellitenzeitalters durchgeführt werden. So wurde eine
äußere Grenzschicht (die Bugstoßwelle) von Sonett et al. (1960) mithilfe von Pioneer 1
Daten entdeckt. Dieser Satellit verzeichnete einen Abfall in einer Komponente des Magnetfeldes,
als er sich etwa 14 R E (Erdradien) vor der Erde (in sonnenzugewandter Richtung)
befand. Die ausgedehnte Struktur des magnetosphärischen Schweifs (engl.: tail)
wurde erstmals in Explorer 10 Daten erkannt (Heppner et al. 1962, Smith 1962). Hiermit
konnte zum ersten Mal festgestellt werden, dass in einem Abstand von 10 bis 20 R E
zur Erde auf der sonnenabgewandten Seite die Feldlinien nahezu radial verlaufen. Dies
deutete darauf hin, dass der magnetosphärische Hohlraum sich weit über den sonnenabgewandten
Teil des erdnahen Weltraums erstreckt, wie bereits von Chapman und Ferraro 1
1 Chapman und Ferraro waren noch von einem unendlich langen Schweif ausgegangen. In späteren Ar-
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