As radiações ultravioletas e raios X do Sol ao incidirem no ar rarefeito da alta atmosfera, ionizam-se, esto é, tornamse condutoras de eletricidade, criando diversas camadas condutores em volta da Terra, a que se chama da Ionosfera.
O maior ou menor grau de ionização e a altura de cada camada, numa determinada região, dependem principalmente da intesidade da radiação solar e do ângulo e tempo durante o qual essa região da atmosfera está sujeita à radiação. A intensidade de radiação solar está ligada ao número de manchas solares e o ângulo e tempo de duração, numa determinada região, à estação do ano, mês, dia e hora dessa região.
A atmosfera da Terra diminui em densidade com o aumento da altura acima do chão. Isso significa que as moléculas aéreas têm sua maior densidade ao nível do solo, tornando-se mais rarefeitas quanto mais aumentarmos sua altura, até o espaço sideral seja alcançado onde não há mais ar. É com está diminuição nas moléculas aéreas e nos átomos aéreos que resulta a formação das camadas de gazes ionizados.
Os raios que chegam do Sol são compostos por muitos comprimentos de onda, variando do infravermelho ao ultravioleta. Todos eles têm um efeito na atmosfera, mas o que tem maior efeito é o ultravioleta. Os raios chegam do Sol com intensidade variada, dependendo da quantidade da atividade de determinado ponto do Sol que acontoce neste altura. Quando eles alcançam a atmosfere, causam uma certa quantidade de ionização.
Conforme os raios penetram na atmosfera eles alcançam uma altura onde a densidade de ar é grande o suficiente para absorver a maior parte de energia dos raios, formando uma camada de gás ionizado. Os raios mais fortes continuarão a penetrar mais profundamente na atmosfera até alcançarem uma altura mais baixa, onde a densidade do ar é grande o suficiente para, de novo, absorver a maior parte da energia restante. Este processo da formação de camadas, continuará até que toda a energia dos raios seja absorvida e o número de camadas formadas, dependendo da intensidade do Sol. Veja a figura abaixo. Esta figura mostra, também, que quatro camadas podem existir no lado que é dia na Terra, mas que somente uma existe do lado da noite. As quatro camandas diurnas são designadas como D, E, F1, F2 e a camada noturna é feita da união de F1 com F2. Todas estas camadas dependem da intensidade de irradiação do Sol e por isso conforme a irradiação varia; varia também as camadas. Por isso, em qualquer localização geográfica a condição das camadas estará continuamente mudando através do dia.
Acima da 80Km, a ionosfera começa com a camada inferior “D”, onde ocorre a reflexão das ondas eletromagnéticas, atingindo grandes distâncias. As outras camadas “E”, que varia de altura em torno de 120km e as restantes, F1 e F2, em torno de 200Km e 400Km respectivamente.