La cavidad Tierra-ionosfera como resonador global

Por cavidad Tierra-ionosfera (Earth-ionosphere cavity) se entiende la fina capa esférica situada entre la superficie terrestre conductora y el límite inferior de la ionosfera. Esta capa actúa como un resonador cerrado para las ondas electromagnéticas de frecuencias extremadamente bajas.

Ambas «paredes» de la cavidad son eléctricamente conductoras: la superficie sólida y oceánica de la Tierra por debajo y la atmósfera superior ionizada (la ionosfera) por encima. Entre ellas hay aire relativamente no conductor. Una onda con la longitud de onda adecuada se refleja entre estas paredes y, recorriendo el perímetro del planeta, regresa a sí misma en fase, generando así resonancia. El límite inferior del resonador efectivo se sitúa del orden de decenas de kilómetros sobre la superficie y su altura varía con la hora del día y con la radiación solar.

La palabra clave es «con pérdidas»: la ionosfera no es un conductor perfecto, de modo que parte de la energía se absorbe en cada reflexión. Por ello el resonador está fuertemente amortiguado, sus resonancias son anchas y algo desplazadas respecto al caso ideal. Está excitado de forma continua por la actividad global de los rayos, que aporta energía a una amplia banda de frecuencias Sentman 1995Price 2016. La geometría y la conductividad de las paredes de la cavidad determinan directamente a qué frecuencias se produce la resonancia Schumann 1952.