Stehende Kruskal-Schwarzschild-Moden an der Magnetopause

1 Die Magnetopause
1.1 Historische Einführung
Seit Jahrhunderten ist bekannt, dass sich eine Kompassnadel in Nord-Süd-Richtung ausrichtet.
Obwohl dieses Wissen bereits im 10. Jahrhundert von Seeleuten zur Navigation
eingesetzt wurde, sollte es noch beinahe 600 Jahre dauern, bis William Gilbert, ein englischer
Arzt, durch systematische, wissenschaftliche Untersuchungen herausfinden konnte,
dass die Erde selbst Ursache für die Ausrichtung der Kompassnadel ist. Er konnte widerlegen,
dass sich Kompassnadeln etwa dem Polarstern zuwenden, und zeigte, dass die Erde
insgesamt als ein großer Magnet anzusehen ist. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde die
Forschung auf dem Gebiet des Erdmagnetfeldes insbesondere durch die Arbeit von Carl-
Friedrich Gauß geprägt. Er erkannte, dass sich das Erdmagnetfeld auf der Erdoberfläche
durch ein Potentialfeld beschreiben lässt. Eine Analyse von Messungen des Erdmagnetfeldes
mithilfe von Kugelflächenfunktionen ergab, dass die Ursache des größten Anteils
des Feldes im Erdinneren liegen muss, und dass kurzperiodische Schwankungen einen
externen Ursprung haben müssen.
Den ersten Hinweis für eine solche externe Ursache findet sich in Carrington (1859).
Am 1. September 1859 war Carrington in London mit der Beobachtung und Zählung
von Sonnenflecken beschäftigt. Um 11:18 UT (engl.: universal time) bemerkte er das
helle Aufleuchten zweier Zonen in einer Sonnenfleckengruppe. Innerhalb der nachfolgenden
fünf Minuten erlosch die Erscheinung wieder. Seine Beobachtung konnte durch
unabhängige Zeugen des Phänomens bestätigt werden. Kurze Zeit nach dem Auftreten
der Leuchterscheinung wurde eine Störung des Erdmagnetfeldes in Kew (einem Stadtteil
von London) verzeichnet. Ein „Magnetsturm“ beachtlicher Größe wurde in der darauf
folgenden Nacht auf den 2. September an unterschiedlichen Orten der nördlichen und
südlichen Hemisphäre beobachtet. Obwohl ein Zusammenhang zwischen der Sonnenaktivität
bzw. der, wie sich später herausstellen sollte, beobachteten Sonneneruption und der
Störung des Erdmagnetfeldes zum Zeitpunkt der Veröffentlichung sowohl von ihm selbst
als auch von seinen Zeitgenossen als Spekulation bewertet werden musste, stellt seine
Arbeit (Carrington 1859) den ersten Hinweis auf die starke Kopplung und Beeinflussung
des Erdmagnetfeldes durch die Sonne dar.
Maunder (1904) konnte dann durch Auswertung der Beschaffenheit der Sonnenoberfläche
während der 19 stärksten magnetischen Stürme zwischen 1875 und 1903 zeigen,
dass tatsächlich der von Carrington prognostizierte Zusammenhang zwischen der Existenz
großer Sonnenflecken und dem Auftreten magnetischer Stürme besteht. In einer
nachfolgenden Arbeit (Maunder 1905), in der Beobachtungen zu 276 magnetischen Stürmen
ausgewertet wurden, konnte festgestellt werden, dass Stürme auffällig oft mit einer
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