一個緻密的分子和電荷顆粒，稱為電離層，懸掛在地球的上層大氣從地球表面上方約35英里（60公里）開始，延伸到620英里以上（1,000公里）。太陽輻射來自懸浮在大氣層的自助餐顆粒。從電離層彈起的無線電信號回到地面上的儀器。在電離層與磁場重疊的地方，天空以亮光顯示出令人難以置信的可見。
電離層在哪裡？
幾個不同的層組成地球的氣氛，包括上升31英里（50 km）的Mesosphere和從53英里（85公里）開始的熱層。電離層由中層和熱層內的三個部分組成，標記為D，E和F層。UCAR科學教育中心。
極端紫外線輻射和X射線從太陽轟炸了這些大氣的上層區域，擊中了在這些層中保存的原子和分子。強大的輻射從顆粒中移出帶負電荷的電子，從而改變了這些顆粒的電荷。所得的自由電子和帶電顆粒（稱為離子）的雲導致了“電離層”的名稱。電離氣體或電漿，與密度，中性氣氛混合。
電離層中離子的濃度隨著地球上的太陽輻射的量而變化。電離層白天用帶電的顆粒稠密，但由於帶電的顆粒與流離失所的電子重組，該密度在夜間逐漸消退。根據這一每日週期，電離層的整個層出現並消失NASA。太陽輻射在11年的時間內也波動，這意味著太陽可能會根據年份發出或多或少的輻射。
爆炸性的太陽耀斑和太陽風的陣風激起了電離層突然的變化，與高空風下面地球上釀造的惡劣天氣系統。
點亮天空
太陽的炎熱表面排出了高電動顆粒的流，這些流被稱為太陽風。根據NASA的馬歇爾太空飛行中心，太陽風在每秒大約25英里（40 km）的空間中飛行。到達地球的磁場和下面的電離層後，太陽風在夜空中散發出五顏六色的化學反應，稱為Aurora。
當太陽風穿過地球時，地球保持在其磁場後面的屏蔽，也稱為磁層。磁層通過在地球芯中攪動熔融鐵的產生，將太陽輻射射向任一極。在那裡，帶電的顆粒與電離層中旋轉的化學物質碰撞，產生了引人入勝的極光。
科學家發現，太陽自身的磁場擠壓地球較弱的磁場，將極光轉移到了地球的夜晚，如流行力學。
根據國家地理。五顏六色的窗簾，被稱為Aurora Borealis和Aurora Australis分別懸掛在地球表面上方約620英里（1,000公里）上。當離子在下部電離層中撞擊氧顆粒時，極光發光綠色。紅色的光經常沿著光環的邊緣盛開，紫色和藍調也出現在夜間的天空中，儘管這種情況很少發生。
波士頓大學的地球物理學家Toshi Nishimura說：“ Aurora的原因是有點知名的，但並沒有完全解決。” “例如，導致極光的特定顏色（例如紫色）仍然是一個謎。”
誰是史蒂夫？
除了極光之外，電離層還播放了其他令人印象深刻的燈光秀。
2016年，公民科學家發現了一種特別引人注目的現象Space.com先前報導。白色和粉紅色光的明亮河流流過加拿大，比大多數光環出現的河流更南。有時，綠色的破折號加入了混合。神秘的燈光被稱為史蒂夫（Steve），以向動畫電影《籬笆》（The Hedge）致敬，後來被稱為“強烈的熱發射速度增強” - 仍然是史蒂夫（Steve）。
新澤西理工學院的太空天氣科學家加雷斯·佩里（Gareth Perry）說：“我們已經研究了Aurora已有數百年了，我們也無法，仍然不能解釋史蒂夫是什麼。” “這很有趣，因為它的排放和特性與我們在電離層中至少在光學元中觀察到的其他內容不同。”
根據2019年期刊的一項研究地球物理研究信，史蒂夫內部的綠色條紋可能與傳統的極光形成一樣，而充電顆粒在大氣上下雨。然而，在史蒂夫，當電離層中的顆粒相撞並在彼此之間產生熱量時，光線似乎發光了。
溝通和導航
儘管電離層中的反應用燦爛的色調繪製了天空，但它們也會破壞無線電信號，干擾導航系統，有時會導致廣泛的電源停電。
電離層反映了低於10兆赫的無線電傳輸，使軍事，航空公司和科學家可以在長距離上連接雷達和通信系統。當電離層像鏡像一樣光滑時，這些系統效果最好，但是血漿中的不規則性可能會破壞它們。 GPS傳輸通過電離層，因此具有相同的漏洞。
佩里說：“在大型地磁風暴或太空天氣事件中，（電離層中）的電流可以誘導地面，電網，管道等，並造成嚴重破壞。”一場太陽風暴導致著名的魁北克停電1989年。 “三十年後，我們的電氣系統仍然容易受到此類事件的影響。”
科學家使用雷達，相機，衛星結合儀器和計算機模型研究電離層，以更好地了解該地區的物理和化學動力學。憑藉這些知識，他們希望更好地預測電離層中的干擾，並防止在下面的地面上引起的問題。
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