质子沿地球磁场线螺旋在磁极附近撞击地球大气层，提高d层和e层的电离。极冠吸收可以持续一小时至数日，平均持续24至36小时。
地磁风暴是地球磁场暂时的、剧烈的骚扰。地磁风暴时f2层非常不稳定，会分裂甚至完全消失。在极地附近会有极光产生。
电离层图显示使用电离层探测仪测量的电离层层次的高度及其临界频率。电离层探测仪垂直向电离层发送一系列频率（一般从0.1至30mhz）。随频率增高，信号在被反射前可以穿透更高的层。最后频率高到不再被反射。
太阳流是使用加拿大渥太华的一台射电望远镜测量的太阳辐射在2800mhz频率的强度。测量结果证明这个强度与太阳黑子活动相称。不过导致地球大气上层电离的主要是太阳的紫外线和x射线。地球静止业务环境卫星可以测量太阳的x射线流。这个数据与电离层的电离度更加相应。
科学家使用不同手段研究电离层的结构，包括被动观测电离层产生的光学和无线电信号，研究不同的射电望远镜被反射的信号，以及被反射的信号与原信号之间的差别。
1993年开始的为期20年的高频主动极光研究计划以及类似的项目研究使用高能无线电发射机