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电离层是地球大气层被太阳射线电离的部分，它是地球磁层的内界。由于它影响到无线电波的传播，它有非常重要的实际意义。
地球物理
地球大气层最下面的一层是对流层，它从地面延伸到约10公里的高处。10公里以上为平流层，再向上为中间层。在约80公里以上的增温层大气已经非常稀薄，在这里阳光中的紫外线和X射线可以使得空气分子电离，自由的电子在与正电荷的离子合并前可以短暂地自由活动，这样在这个高度造成等离子体。在这里自由电子的数量足以影响电波的传播。
在电离层中阳光电离大气分子与离子重新捕获自由电子的过程平衡。一般来说高度越高，大气越稀薄，则电离过程越占上风。不过电离层的特性还受到许多其它因素的影响。
电离过程的主力是太阳活动。电离层内电离度主要由获得的太阳辐射所影响。因此电离层随周日和季节（冬季阳光入射角度较低，因此受到的辐射比较少）而变化。太阳活动主要随太阳黑子周期而变化。一般来说太阳表面黑子越多，太阳活动越强烈。除此以外随地球表面纬度的不同当地受到的太阳辐射强度也不同。耀斑和太阳风中的带电粒子可以与地球磁场相互作用，导致对电离层的扰乱[1]。
分层
太阳辐射对不同高度不同成分的空气分子电离造成电离层不同的分层：
D层
D层是电离层最低的一层，离地球表面50至100公里。这里主要是波长为121.5纳米的来曼-α氢光谱线的光电离一氧化氮。在太阳活动非常强烈时（超过50个黑子），硬X射线还可以电离空气中的氮气和氧气的分子。夜间宇宙射线造成一个剩余电离。这个层里离子对自由电子的捕获率比较高，因此电离效应比较低，从而它对高频无线电波没有影响。日间这里自由电子与其它粒子的碰撞率约为每秒1000万次。10MHz以下的电波会被D层吸收，随着电波频率的增高这个吸收率下降。夜间这个吸收率最低，中午最高。日落后这个层减弱非常大。D层最明显的效应是白天远处的中波电台收不到。
E层
E层是中层，在地面上100至150公里。这里的电离主要是软X射线和远紫外线对氧气分子的电离。这个层只能反射频率低于10MHz的电波，对频率高于10MHz的电波它有吸收的作用。E层的垂直结构主要由电离和捕获作用所决定[2]。夜间E层开始消失，因为造成电离的辐射消失了，由于捕获在低处比较强，因此其高度开始上升。高空周日变化的风对E层也有一定影响。随着夜间E层的升高，电波可以被反射到更加远的地方。
ES层
ES层也被称为偶现E层。它是小的、强烈电离的云，它可以反射频率在25至225MHz之间的电波。偶现E层可以持续数分钟到数小时不等，其形成原因可能有多种，而且还在研究中。夏季偶现E层出现得比较多，持续时间一般也比冬季长。电波的反射距离一般为1000公里左右。
F层
F层在地面以上150至超过500公里。在这里太阳辐射中的强紫外线（波长10至100纳米）电离单原子氧。F层对于电波传播来说是最重要的层。夜间F层合并为一个层，白天分为F1和F2两个层。大多数无线电波天波传送是F层形成的。在白天F层是电离层反射率最高的层。