電離層
電波は電離層に入射すると、電離層により吸収、屈折、反射される。それぞれの割合は、電離層の電子密度、電波の周波数、電波の入射角に依存する。電波の入射角が全反射の条件を満たすと入射したエネルギーが吸収も屈折もされることなく、すべて反射されることがある。これは空気から水に入った光が吸収されたり反射したり屈折したりする現象とほぼ同様である。電離層が電波を反射する条件が整った場合、地上からやってきた電波が電離層に入射すると、今まで通ってきた空気中よりも電子の数が急激に増すため、電波はそのスピードを失う。最終的に電波は電離層に反射させられ、再び地上に戻ってくる。電離層への入射角により、電波の一部は電離層により吸収されたり、屈折して宇宙空間に伝わったり、反射されたりする。
電波が電離層を透過する際に受ける減衰を第一種減衰、電離層を反射する際に受ける減衰を第二種減衰という。反射による減衰が急激に増加する周波数を最高使用周波数 (MUF) といい、短波ではその85%の周波数を最適使用周波数 (FOT) としている。最適使用周波数では電離層反射を最も効率的に利用でき、遠距離通信に適しているが、コンディションが変化して最高使用周波数が低下すると、突然電離層反射が利用できなくなることも起こり得る。
超長波(30kHzより低い周波数)は、電離層の影響をあまり受けない。
長波(Low Frequency)は、地球の昼半球ではD層で反射して、D層が消滅する夜半球ではE層で反射される(中波に似る)。
中波(Medium Frequency)は、地球の昼半球ではD層で減衰されてしまうため、昼半球での送信では伝播距離は地表波が届く数十キロ程度に留まるが、D層が消滅する夜半球での送受信では主にE層で反射され、数百から1000キロ以上の遠方まで届くようになる。
短波(High Frequency)は、常にD層を通り抜け主にF層で反射されるが、昼半球と夜半球では電離層の状態が異なるので伝わり方が変わる(昼半球では高い周波数が、夜半球では低い周波数が反射されるようになる)。
VHF・UHF以上の高い周波数(短い波長)の電波は、電離層を通り抜けてしまうので遠くには伝わらない(地上用としては、基本的に見渡せる距離しか伝わらない)。逆に、電離層を通り抜ける性質を使い、人工衛星や電波天文学など宇宙との通信に利用される。但し、電離層を通り抜けている間は、伝播速度が遅くなるため、GPSでは測位誤差の原因になる。
電離層(でんりそう、英: ionospheric layer) あるいは電離圏 (でんりけん、英: ironosphere) は、地球の大気の層の一つ。