Vodivostní profil ionosféry a exponenciální model

Chování dutiny řídí výškový profil vodivosti spodní ionosféry. V první aproximaci vodivost roste přibližně exponenciálně s výškou: s každým výškovým krokem o pevnou charakteristickou škálu (řádově jednotky km) vzroste vodivost o stálý násobek. Lze tedy psát zhruba \sigma(z) \propto e^{z/\zeta}, kde \zeta je charakteristická výška profilu řádu jednotek km.

Tento exponenciální nárůst je podstatný proto, že ELF vlna do ionosféry proniká jen do hloubky, kde vodivost dosáhne kritické hodnoty; výše už se pole rychle utlumí. Profil tak definuje efektivní „strop“ dutiny a spolu s ním i ztráty, které posouvají frekvence (viz #18) a snižují Q-faktor (viz #19).

Protože elektrická a magnetická složka pole „cítí“ ionosféru v různých výškách, jediná exponenciála nestačí k přesnému popisu; zavádějí se proto dvě charakteristické výšky (viz #21) a zpřesněné dvouexponenciální („knee“) modely (viz #22).