前面我们已经说过，空气大气层中存在一个电离层，它是由于太阳紫外辐射引起大气层分子电离而产生的，这是电离层的主要来源。在电离层中，气体的电离主要发生在白天，所以在白天情况下，电离层中电子密度要比晚上大，而中午电离层电子密度最大，晌午后逐渐下降。太阳紫外线使气体分子电离的同时，还存在着电离后的离子与自由电子结合（复合）形成分子的过程，夜间电离速度比复合速度小，所以电离密度变小。电离层厚度与密度是随着昼夜、气候变化的。在夏季，太阳光直射地面，太阳辐射到达大气层的紫外线最强，所以在一年四季中以夏季电离层最厚，电离密度也最大。
     而在冬季，太阳辐射到达大气层的紫外线最弱，因此冬季在一年四季中产生的电离层最薄，电离密度也最小。电离层的电离密度及厚度还随着年份变化，在不同的年份，太阳黑子的运动情况有差异。太阳黑子就是人们所观测到的太阳表面的黑色暗斑，其数目在0～200之间变化，太阳黑子多，太阳辐射的紫外线也多，电离层电离密度就大，从而导致不同的年份，同一季节里电离层厚度与电离密度的变化。太阳黑子活动是周期性的，其活动周期大约为11年。
     例如 1937年、 1947年、1958年等都是太阳黑子活动性最强，数目也最多的年份。当太阳表面黑子剧烈活动时，如表面核爆发，它会放射出很多带电的粒子流，这些粒子流以很高的速度向四面八方活动，其中一部分会运动到地球大气层。由于地球磁场影响，粒子流将顺着地球磁力线向两极移动，在两极上空以极大速度冲击电离层，使大气分子与原子激发，带电粒子相互碰撞产生强烈的光辉，五彩缤纷，金光四射，这就是常在两极看到的“极光”。从外表看，“极光”景色动人，雄伟奇观，但实际上它是一种有害的自然现象，它会影响无线电波的传播，使通迅造成困难，尤其对地球两极附近地面的通信影响极大。