La cavità Terra–ionosfera come risonatore globale

Per cavità Terra–ionosfera (Earth–ionosphere cavity) si intende il sottile guscio sferico compreso tra la superficie terrestre conduttiva e il limite inferiore della ionosfera. Questo guscio funziona come un risonatore chiuso per le onde elettromagnetiche a frequenze estremamente basse.

Entrambe le «pareti» della cavità sono elettricamente conduttive: in basso la superficie terrestre, solida e oceanica, in alto l'atmosfera superiore ionizzata (la ionosfera). In mezzo c'è l'aria, relativamente poco conduttiva. Un'onda con una lunghezza d'onda adatta si riflette tra queste pareti e, dopo aver percorso la circonferenza del pianeta, ritorna in fase con sé stessa: nasce così la risonanza. La parete inferiore del risonatore è la superficie terrestre stessa; quella superiore – il bordo inferiore della ionosfera – si trova a circa 60–90 km di quota e la sua altezza efficace varia tra il giorno e la notte in base all'irraggiamento solare.

La parola chiave è «dissipativa»: la ionosfera non è un conduttore perfetto, quindi a ogni riflessione una parte dell'energia viene assorbita. Il risonatore è perciò fortemente smorzato, le sue risonanze sono larghe e un po' spostate rispetto al caso ideale. È eccitato senza sosta dall'attività temporalesca globale, che fornisce energia su un'ampia banda di frequenze Sentman 1995Price 2016. La geometria e la conduttività delle pareti della cavità determinano direttamente a quali frequenze si produce la risonanza Schumann 1952.