Modelo analítico de cavidad uniforme (modos normales)

El enfoque más sencillo supone una cavidad esférica uniforme (homogénea, idealmente simétrica) y busca sus modos normales: las oscilaciones propias que la cavidad sostiene. Para tal idealización existe una solución analítica.

Las frecuencias propias de los modos vienen dadas por la relación

f_n = \frac{c}{2\pi a}\sqrt{n(n+1)},

donde c es la velocidad de la luz, a es el radio de la Tierra y n = 1, 2, 3, \dots es el número del modo. Esta relación da una serie de resonancias cuyas separaciones crecen con n. Los espectros de cada modo tienen en este modelo forma lorentziana (picos resonantes con una anchura característica determinada por las pérdidas en la cavidad).

La principal ventaja es la velocidad: la fórmula proporciona una estimación de orden de magnitud inmediata de las frecuencias sin necesidad de simulación numérica. El precio de la sencillez es que el modelo no capta las inhomogeneidades de la cavidad real -la asimetría día-noche, las diferencias geográficas de conductividad de la ionosfera ni el desdoblamiento de modos. Sirve, por tanto, como punto de partida de referencia y comprobación de coherencia (sanity-check) para métodos más exigentes.