Die Ionosphäre der Erde ist ein dispersives Medium und erstreckt sich von ungefähr 70 - 600 km. Dabei enthält sie große Mengen von Ionen und freien Elektronen und kann in drei höhenabhängigen Schichten (D, E, F) unterteilt werden. Die untersten beiden Schichten D und E befindet sich zwischen 70 – 90 km beziehungsweise 90 – 130 km und sind ausschließlich tagsüber vorhanden.
Der Grad der Ionisation entspricht dabei dem Sonnenstand, wobei in der D-Schicht die Ionisierung durch Lyman-α (Wellenlänge 121.6 nm) und in der E-Schicht durch weiche Röntgenstrahlung (1–10 nm) und ultraviolette (UV) Strahlung (80 – 102.7 nm) stattfinden. Die ab ungefähr 200 km beginnende F-Schicht ist durch extreme UV-Strahlung (14 – 80 nm) am stärksten ionisiert und wird in generell in die F1 und F2 Schicht aufgeteilt, wobei letztere auch nachtsüber vorhanden ist. Eine wichtige Kenngröße für den aktuellen Zustand der Ionosphäre stellt der Total Electron Content (TEC) dar. Er gibt die Gesamtanzahl von Elektronen integriert über eine Säule mit dem Querschnitt von 1m² an. Eine TEC Einheit (TECU) entspricht dabei 10^16 Elektronen pro Quadratmeter. Da der TEC wegabhängig ist wird zumeist als standardisierte Größe der vertikale TEC (vTEC) angegeben. Dieser entspricht der Integration entlang der Zenit Richtung. In Zeiten von geringer Sonnenaktivität findet man üblicherweise Tageswerte von 5-20 TECU, wohingegen bei hoher Sonnenaktivität der Wert auf 200 TECU ansteigen kann.
Der TEC ist abhängig von der Ortszeit, dem Breitengrad und Längengrad, der Jahreszeit, den geomagnetischen Bedingungen, der Sonnenaktivität sowie von den Bedingungen in der Troposphäre. Der TEC hat Einfluss auf die Bedingungen in der Ionosphäre und damit auch auf die Ausbreitung von Funkwellen. Die Geschwindigkeit der Funkwellen ändert sich, in Abhängigkeit des TEC in der Ionosphäre. Hierbei hängt die Gesamtverzögerung sowohl von der Frequenz der Funkwelle als auch vom TEC zwischen dem Sender und dem Empfänger ab. Bei einigen Frequenzen können die Funkwellen die Ionosphäre durchdringen, und bei anderen Frequenzen werden die Wellen von der Ionosphäre reflektiert. Diese Änderungen in der Ionosphäre werden mit sogenannten Ionosonden gemessen. Hier wird die Ionosphäre in verschiedenen Frequenzbereichen mit Impulsen “abgetastet” um den Einfluss auf Radiowellen zu quantifizieren. Aus den Messungen werden Ionogramme erzeugt. Die Ionogramme stellen die Reflexionshöhe (d. h. die Zeit zwischen Senden und Empfangen eines Impulses) in Abhängigkeit von der Trägerfrequenz dar. Diese Ionongramme können bearbeitet werden um TEC-Profile darzustellen. Die Änderung des Weges und der Geschwindigkeit der Funkwellen in der Ionosphäre haben einen großen Einfluss auf die Genauigkeit von Navigationssystemen wie GPS/GNSS, und daher werden für die Bestimmung des TEC oft auch Signale von GPS Satelliten verwendet. Veränderungen in der Ionosphäre und im TEC können Fehler von mehreren Zehn-Metern bei Positionsberechnungen verursachen.