Dutina Země–ionosféra jako globální rezonátor

Dutinou Země–ionosféra (Earth–ionosphere cavity) se rozumí tenká kulová slupka mezi vodivým zemským povrchem a spodní hranicí ionosféry. Tato slupka funguje jako uzavřený rezonátor pro elektromagnetické vlny extrémně nízkých frekvencí.

Obě „stěny“ dutiny jsou elektricky vodivé: pevný a oceánský povrch Země zdola a ionizovaná vrchní atmosféra (ionosféra) shora. Mezi nimi je relativně nevodivý vzduch. Vlna s vhodnou vlnovou délkou se mezi těmito stěnami odráží a po obvodu planety se vrací sama do sebe ve fázi, takže vzniká rezonance. Spodní stěnou rezonátoru je samotný zemský povrch; horní stěna — spodní okraj ionosféry — leží přibližně 60–90 km nad povrchem a její efektivní výška se mění mezi dnem a nocí podle slunečního ozáření.

Klíčové je slovo „ztrátová“: ionosféra není dokonalý vodič, takže část energie se při každém odrazu pohltí. Rezonátor je proto silně tlumený, jeho rezonance jsou široké a poněkud posunuté oproti ideálnímu případu. Buzen je nepřetržitě globální bleskovou aktivitou, která dodává energii do širokého pásma frekvencí Sentman 1995Price 2016. Geometrie a vodivost stěn dutiny přímo určují, na kterých frekvencích rezonance nastane Schumann 1952.