Model analityczny wnęki jednorodnej (mody normalne)

Najprostsze podejście zakłada jednorodną (homogeniczną, idealnie symetryczną) wnękę kulistą i poszukuje jej modów normalnych — drgań własnych, które wnęka podtrzymuje. Dla takiej idealizacji istnieje rozwiązanie analityczne.

Częstotliwości własne modów dane są zależnością

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

gdzie c to prędkość światła, a to promień Ziemi, a n = 1, 2, 3, \dots to numer modu. Zależność ta daje szereg rezonansów, których odstępy rosną z n. Widma poszczególnych modów mają w tym modelu kształt lorentzowski (piki rezonansowe o charakterystycznej szerokości danej stratami we wnęce).

Główną zaletą jest szybkość: wzór dostarcza natychmiastowego, co do rzędu wielkości, szacunku częstotliwości bez konieczności symulacji numerycznej. Ceną za prostotę jest to, że model nie uwzględnia niejednorodności rzeczywistej wnęki — asymetrii dzień–noc, geograficznych różnic przewodności jonosfery ani rozszczepienia modów. Służy dlatego jako referencyjny punkt wyjścia i kontrola poprawności dla metod bardziej wymagających.