Il profilo di conduttività della ionosfera e il modello esponenziale

Il comportamento della cavità è governato dal profilo verticale di conduttività della bassa ionosfera. In prima approssimazione la conduttività cresce in modo circa esponenziale con la quota: a ogni aumento di quota pari a una scala caratteristica fissa (dell'ordine di qualche km) la conduttività si moltiplica per un fattore costante. Si può quindi scrivere, a grandi linee, \sigma(z) \propto e^{z/\zeta}, dove \zeta è l'altezza caratteristica del profilo, dell'ordine di qualche km.

Questa crescita esponenziale è essenziale perché l'onda ELF penetra nella ionosfera solo fino alla profondità in cui la conduttività raggiunge un valore critico; più in alto il campo si smorza rapidamente. Il profilo definisce così il «soffitto» efficace della cavità e, con esso, le perdite che spostano le frequenze (vedi #18) e abbassano il fattore Q (vedi #19).

Poiché la componente elettrica e quella magnetica del campo «sentono» la ionosfera a quote diverse, un'unica esponenziale non basta per una descrizione precisa; si introducono perciò due altezze caratteristiche (vedi #21) e modelli biesponenziali più accurati (modelli «knee») (vedi #22).