Die Ionosphäre ist eine Schicht der Erdatmosphäre, die durch Sonnenwind ionisiert wird. Sonnenwind existiert, weil die Korona, die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre, extrem heiß und breit ist. Aufgrund seiner Breite kann ein konstanter Strom von Wasserstoff- und Heliumionen, Sonnenwind oder Plasma genannt, die Schwerkraft der Sonne verlassen. Der Sonnenwind strömt von der Sonne weg und in Richtung Erde, wo er die Magnetosphäre, Ionosphäre und das Magnetfeld der Erde beeinflusst.
Die Ionosphäre enthält Plasma und besteht aus drei Schichten. Die niedrigste wird als D-Region bezeichnet, sie reicht von 47-59 Meilen (75-95 km) über der Erdoberfläche und enthält nicht viele Ionen. Die nächste Schicht wird als E-Region bezeichnet, reicht von 59-93 Meilen (95-150 km) und enthält eine etwas höhere Ionenkonzentration. Die F-Region enthält die höchste Ionendichte und reicht von 93-621 Meilen über der Oberfläche.
Diese Schicht der Atmosphäre ist für das tägliche Leben wichtig, da sie es uns ermöglicht, AM-Frequenz-Radiowellen viel weiter zu senden, als wir ohne sie in der Lage wären. Ein ziemlich bekannter Nebeneffekt ist jedoch, dass es beim AM-Radio zu einem Blackout kommen kann, wenn die Sonne eine besonders starke Sonneneruption ausgelöst hat. Die Ionosphäre beeinflusst jedoch nicht die FM-Frequenz-Radiowellen, da sie höhere Frequenzen haben. Daher können FM-Frequenzwellen nicht so weit wie AM-Frequenzwellen reichen.
Wissenschaftler untersuchen die Ionosphäre hauptsächlich durch die Beobachtung der Polarlichter, die natürlich vorkommende Anzeigen von hellen Farben am Himmel in der Nähe des Nord- und Südpols sind. Die Polarlichter entstehen, weil es an den Polen keine Magnetosphäre gibt. Da es keine Magnetosphäre gibt, können Ionen in die Ionosphäre eindringen und das darin enthaltene Plasma anregen, das dann die Energie als sichtbares Licht freisetzt. Die Häufigkeit und Intensität von Polarlichtern wird durch das Auftreten von Sonneneruptionen und die Intensität des Sonnenwinds beeinflusst.
Die Ionosphäre wurde nach und nach durch eine Reihe wissenschaftlicher Entdeckungen und Beobachtungen entdeckt, beginnend im Jahr 1864, als James Clerk Maxwell eine Theorie über die Entstehung elektromagnetischer Wellen aufstellte. Im Jahr 1901 nutzte Marconi diese Theorie, um Radiowellen, eine Form elektromagnetischer Wellen, über den Atlantik zu übertragen. Er konnte dies tun, weil er wusste, dass die Funkwellen von einem Teil der Atmosphäre abprallen mussten, da er die Empfangsstation nicht sehen konnte, sodass sie weiter wandern konnten als erwartet. 1902 erfuhren Oliver Heaviside und Arthur Kennelly von Marconis Erkenntnissen über die Radioausbreitung und kamen zu dem Schluss, dass die Atmosphäre eine reflektierende Schicht hatte. Die Schicht wurde jedoch erst 1926 als Ionosphäre bezeichnet, als der Physiker Robert Watson-Watt einen Artikel darüber schrieb.