Idealer vs. realer verlustbehafteter Hohlraum — Frequenzverschiebung

Der entscheidende Unterschied zwischen Theorie und Messung liegt in den Verlusten. Der ideale Hohlraum (perfekte Leiter) liefert Moden ≈ 10,6; 18,4; 26,0; 33,5; 41,1 Hz. Der reale Hohlraum hat eine Ionosphäre mit endlicher, höhenabhängiger Leitfähigkeit, sodass elektromagnetische Energie teilweise in die obere Grenze eindringt und dort verloren geht. Diese Verluste „vergrößern“ effektiv den Hohlraum und senken die Resonanzfrequenzen um etwa 20–25 %.

Das Ergebnis sind beobachtete Frequenzen von ungefähr 7,83; 14,3; 20,8; 27,3; 33,8 Hz für die ersten fünf Moden Sentman 1995Nickolaenko Hayakawa 2002. Die Verschiebung vom Ideal zur Realität ist also erheblich — es handelt sich nicht um eine Korrektur zweiter Ordnung, sondern um einen dominanten Effekt, der die tatsächliche planetarische Resonanz von der Lehrbuchberechnung unterscheidet.

Physikalisch wird die Verschiebung durch die Einführung einer komplexen Wellenkonstante beschrieben: Frequenz und Dämpfung folgen aus der komplexen Lösung, in der der Realteil die Lage der Linie und der Imaginärteil deren Breite bestimmt (siehe #19, #23). Die konkreten Werte schwanken zudem mit der Tageszeit, der Sonnenaktivität und dem Zustand der Ionosphäre.