Ионосфера – область атмосферы выше 50 км, содержит заряженные частицы. Особенностью атмосферы выше 60-80 км является ее ионизация, т. е. процесс образования огромного количества электрически заряженных частиц – ионов. Высокие слои атмосферы менее всего изучены. Ранее предполагали, что верхняя граница атмосферы находится на высоте около 1000 км. Представление ученых о ионосфере изменилось, после запуска искусственных спутников Земли. Результаты исследований показали, что околоземное пространство заполнено заряженными частицами. На основе торможения искусственных спутников Земли было установлено, что на высотах 700–800 км в 1 см3 содержится до 160 тысяч положительных ионов атомного кислорода и азота.
В исследовании высоких слоев атмосферы и околоземного пространства используются данные, получаемые со спутников серии «Космос» и космических станций. Применение ракет, а позже спутников, позволило непосредственно измерить ионный состав и другие физические характеристики ионосферы на всех высотах. Установлено, что концентрация электронов nе в слоях распределена по высоте неравномерно: имеются области, где она достигает максимума. Таких слоев, расположенных на разных высотах, в ионосфере несколько, они не имеют резко выраженных границ. На высоте 60–470 км имеется сплошной массив ионизованного газа с отдельными неоднородностями. Ранее предполагалось, что в ионосфере имеются четыре основных ионизованных слоя: слой D (на высоте 50 км), на высотах 110–120 км находится слой Е ~ 100 км, слой F1 (120–200 км) и слой F2 (250–400 км). Средняя концентрация ионизованных частиц (электронов/см3): слой D – имеет концентрацию 104, слой Е – 105, слой F1 – 5·105, слой F2 – 106 [70. С. 60–61]. Приказом № 857-ст Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 октября 2019 г. С 1 января 2020 г. в качестве национального стандарта Российской Федерации межгосударственный стандарт «Ионосфера Земли» [71]. Стандарт уточнил местоположение слоев:
Область F: часть ионосферы, расположенная над поверхностью Земли на высоте более 140 км.
Область Е: часть ионосферы, расположенная приблизительно между 90 и 140 км над поверхностью Земли.
Область D: часть ионосферы, расположенная приблизительно между 50 и 90 км над поверхностью Земли.
Слой F2: верхний из двух ионизированных слоев, на которые может распадаться область F.
Слой F1: нижний ионизированный слой из двух слоев, на которые может распадаться область F.
Слой Es (спорадический): узкий, нерегулярно образующийся слой на высотах области Е.
Максимуму ионизации соответствует верхний слой (F2). Положение ионосферных слоев и концентрация ионов в них все время меняются. Все зависит от солнечной активности. В ионосфере наблюдаются полярные сияния, а также резкие колебания магнитного поля – ионосферные магнитные бури. Температура в ионосфере растет с высотой