대기 입자에서 전자가 분리되다
태양에서 온 높은 에너지의 빛은 대기 원자와 분자에서 전자를 떼어 낼 수 있다. 이렇게 만들어진 이온과 자유 전자가 전리층의 전기적 성질에 관여한다. 에너지가 큰 입자와 우주선도 이온화에 기여할 수 있다.
하나의 균일한 껍질이 아니다
대기 성분의 밀도와 태양 복사의 파장별 특성이 달라지면서 D층, E층, F층 등의 구분이 나타난다. 전리층을 두께와 밀도가 언제나 같은 고정된 껍질로 생각하면 실제 변화를 놓치게 된다. 층마다 관측되는 전자 분포도 다를 수 있다.
낮과 밤에 달라지는 상태
태양 복사가 중요한 이온화 원인이므로 낮 쪽과 밤 쪽은 같은 상태가 아니다. 계절과 태양 활동에 따라서도 전리 정도가 달라진다. 플레어나 지자기 폭풍이 발생하면 평소의 주기적인 변화 외에 추가 교란이 나타날 수 있다.
전파가 지나가는 환경
전리층은 전파의 진행을 바꾸거나 특정 조건에서 되돌리는 데 관여한다. 따라서 통신 경로와 위성 항법 신호를 해석할 때 전리층 상태가 중요하다. 전리층 변화가 곧 모든 종류의 무선 신호에 같은 영향을 준다는 뜻은 아니다.