Modenaufspaltung (line splitting): Tag/Nacht und Asymmetrie

In einem idealen, kugelsymmetrischen Hohlraum ist jede Mode n entartet — alle (2n+1) azimutalen Konfigurationen m haben dieselbe Frequenz. Der reale Hohlraum besitzt jedoch keine Symmetrie: Tag/Nacht-Asymmetrie (die beleuchtete Halbkugel hat eine andere ionosphärische Leitfähigkeit und Höhe als die nächtliche), Inhomogenitäten und die effektive Rotation des Hohlraums heben die Entartung auf. Die Folge ist die Modenaufspaltung (line splitting) — eine Resonanz teilt sich in mehrere benachbarte Linien.

Das Phänomen ist besonders bei höheren Moden ausgeprägt, wo die Entartung größer ist. Die beobachteten Spektren weisen daher eine Feinstruktur auf, die das idealisierte symmetrische Modell nicht erfassen kann. Reproduzieren können sie erst dreidimensionale Modelle, typischerweise mit der Finite-Elemente-Methode (FEM), die die räumliche Inhomogenität des Hohlraums in die Berechnung einbeziehen Goncharov 2019.

Die Modenaufspaltung ist daher diagnostisch wertvoll: Ihre Größe und Form tragen Informationen über die globale Asymmetrie der Ionosphäre und über die Verteilung der Quellen (Gewittergebiete). Sie hängt unmittelbar mit der Aufhebung der Entartung zusammen, die bei den Eigenmoden beschrieben wurde (siehe #16).