Der Hohlraum Erde–Ionosphäre als globaler Resonator

Unter dem Hohlraum Erde–Ionosphäre (Earth–ionosphere cavity) versteht man eine dünne Kugelschale zwischen der leitfähigen Erdoberfläche und der unteren Grenze der Ionosphäre. Diese Schale wirkt als geschlossener Resonator für elektromagnetische Wellen extrem niedriger Frequenzen.

Beide „Wände“ des Hohlraums sind elektrisch leitfähig: die feste und ozeanische Erdoberfläche von unten und die ionisierte obere Atmosphäre (Ionosphäre) von oben. Dazwischen liegt relativ nichtleitende Luft. Eine Welle mit passender Wellenlänge wird zwischen diesen Wänden reflektiert und kehrt entlang des Erdumfangs phasengleich zu sich selbst zurück, sodass Resonanz entsteht. Die untere Grenze des effektiven Resonators liegt größenordnungsmäßig einige zehn Kilometer über der Oberfläche, und ihre Höhe ändert sich mit der Tageszeit und der Sonneneinstrahlung.

Entscheidend ist das Wort „verlustbehaftet“: Die Ionosphäre ist kein perfekter Leiter, sodass bei jeder Reflexion ein Teil der Energie absorbiert wird. Der Resonator ist daher stark gedämpft, seine Resonanzen sind breit und gegenüber dem Idealfall etwas verschoben. Er wird unaufhörlich durch die globale Blitzaktivität angeregt, die Energie in ein breites Frequenzband einspeist Sentman 1995Price 2016. Die Geometrie und die Leitfähigkeit der Hohlraumwände bestimmen unmittelbar, bei welchen Frequenzen die Resonanz auftritt Schumann 1952.