Vodivostný profil ionosféry a exponenciálny model

Správanie dutiny riadi výškový profil vodivosti spodnej ionosféry. V prvej aproximácii vodivosť rastie približne exponenciálne s výškou: s každým výškovým krokom o pevnú charakteristickú škálu (rádovo jednotky km) vzrastie vodivosť o stály násobok. Možno teda písať zhruba \sigma(z) \propto e^{z/\zeta}, kde \zeta je charakteristická výška profilu rádu jednotiek km.

Tento exponenciálny nárast je podstatný preto, že ELF vlna do ionosféry preniká len do hĺbky, kde vodivosť dosiahne kritickú hodnotu; vyššie sa už pole rýchlo utlmí. Profil tak definuje efektívny „strop“ dutiny a spolu s ním aj straty, ktoré posúvajú frekvencie (pozri #18) a znižujú Q-faktor (pozri #19).

Pretože elektrická a magnetická zložka poľa „cítia“ ionosféru v rôznych výškach, jediná exponenciála nestačí na presný opis; zavádzajú sa preto dve charakteristické výšky (pozri #21) a spresnené dvojexponenciálne („knee“) modely (pozri #22).