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地表波は、地球内部を伝わる電流によって構成される電波伝搬モードです。地表波は地球の表面に平行かつ隣接して伝搬し、地球の曲率によって回折することで長距離を伝播することができます。この放射は、電波伝搬における地表波が地表に限定されないことから、ノートン表面波、あるいはより正確にはノートン地表波とも呼ばれます。地表波は、媒体を必要としない見通し線伝搬や、電離層を介した電離層伝搬とは対照的です。
地表波は 30 MHz 未満の無線信号にとって重要ですが、見通し伝搬が支配的な高周波数では一般的に重要ではありません。AMおよび長波放送、 LORANなどの航法システム、低周波時刻信号、無指向性ビーコン、短距離HF通信はすべて地表波を利用しています。距離は周波数と地表導電率に依存し、周波数が低く地表導電率が高いほど、より長い距離が可能になります。[ 1 ]
3 MHz 未満の低周波電波は 、地表波として効率的に伝搬します。損失は周波数とともに増加するため、3 ～ 30 MHz の高周波 伝送では地表波の到達範囲はより限定的になり、30 MHz を超えると地表波は重要ではなくなります。[ 1 ]地表の導電率は地表波の伝搬に影響を与え、海水などの導電率の高い表面では伝搬が最も良く、乾燥した地面や氷では伝搬が最も悪くなります。[ 1 ] [ 2 ]
距離が増加するにつれて、地表波は逆二乗法則に従って広がります。地表の不完全な導電率により波は前方に傾き、エネルギーが地表に散逸します。[ 3 ]これらの信号の波長が長いため、地平線を越えて回折することができますが、これによりさらに損失が発生します。地球の曲率が大きくなると、信号強度は距離とともに指数関数的に減少する傾向があります。約 10 kHz を超えると、大気の屈折により波が下向きに曲がるようになります。[ 1 ]垂直偏波の波だけがよく伝わり、水平偏波の信号は大きく減衰します。
地中波信号はフェージングに対して比較的耐性がありますが、地盤の変化によって信号強度が変動することがあります。温帯気候では、陸上での減衰は冬に最も小さく、海が荒れているときは水上で減衰が大きくなります。丘陵、山岳、都市部、森林は、信号強度が低下する領域を作り出す可能性があります。[ 1 ]地中波の浸透深度は変化し、中周波数では乾燥した地盤で数十メートルに達し、低周波数ではさらに深くなります。したがって、伝搬予測には、地中波の減衰から最もよく測定できる地下層の電気的特性を知る必要があります。[ 1 ]
低周波無線通信のほとんどは地表波伝搬によるものです。地表波は、日中に電離層波が存在しない場合に中周波の主要なモードであり、短距離では高周波でも有用です。用途には、航行信号、低周波時刻信号、長波ラジオ、AMラジオなどがあります。低周波での地表波の有効性が高まることで、AMラジオ局は帯域の低端でより広い範囲をカバーできます。高周波超水平線レーダーは、中距離では地表波を使用するかもしれませんが、長距離では電離層波を使用するかもしれません。超低周波および低周波帯域の軍事通信は、特に船舶や潜水艦に到達するために地表波を使用します。これは、これらの長波長の地表波が海面下深くまで浸透するためです。[ 1 ]
ラジオの開発において、地表波は広く利用されました。初期の商用および業務用ラジオサービスは、長波、低周波、地表波伝搬のみに依存していました。これらのサービスへの干渉を防ぐため、アマチュア無線や実験用送信機は高周波（HF）に限定されていました。HFは地表波の到達範囲が限られているため、役に立たないと考えられていたからです。中波および短波周波数で可能な他の伝搬モードが発見されると、商用および軍事用途におけるHFの利点が明らかになりました。その後、アマチュア無線の実験は、その範囲内の認可された周波数のみに限定されるようになりました。
1930年代、アルフレッド・ノートンは、平面地球上の電界強度の式を導出し、地中波を数学的に正確に記述した最初の著者となった。ファン・デル・ポールとブレマーは、1937年から1939年にかけて球状地球の計算を発表した。その後の研究は、導電率が変化する経路、地形や地上の物体の影響、コンピュータモデリングに焦点を当てた。[ 1 ]
中波と短波は夜間に電離層で反射され、これは電離層反射波（スカイウェーブ）と呼ばれます。日中は、電離層の下部D層が形成され、低周波エネルギーを吸収します。そのため、日中は中波周波数帯でのスカイウェーブ伝搬はあまり効果的ではありません。夜間はD層が消散するため、中波の伝送はスカイウェーブによってより良く伝搬します。地表波には、電離層波と対流圏波は含まれません。