Wyobraźmy sobie falę wyzwoloną na powierzchni spokojnego jeziora. Jeżeli w wodzie czy tuż pod jej powierzchnią znajdzie się jakaś przeszkoda, wpływa to na sposób rozchodzenia się fali, na jej intensywność itd. To samo dotyczy fal radiowych, choć oczywiście inne są czynniki, które na to wpływają.

Refrakcja

Tor fali elektromagnetycznej trafiając do jonosfery podlega zaginaniu – właśnie to zjawisko jest określane terminem refrakcja. Kiedy fala radiowa dociera do warstwy, gdzie znajduje się większa ilość nieobojętnych elektrycznie jonów, prędkość górnej część fali podlega przyspieszeniu. W wyniku tego przyspieszenia tor górnej części fali elektromagnetycznej podlega zaginaniu i jest kierowany w kierunku Ziemi. Tor fali elektromagnetycznej zawsze jest zaginany w tym kierunku, gdzie prędkość fali jest najmniejsza.

Zasadnicze czynniki warunkujące poziom czy też stopień refrakcji to:

1. Poziom jonizacji warstwy
2. Częstotliwość fali
3. Stopień, pod którym fala radiowa trafia do warstwy

Każda warstwa jonosfery ma obszar o maksymalnym poziomie jonizacji. Kiedy fala radiowa dociera do takiego regionu, jej prędkość wzrasta i zachodzi opisane powyżej zjawisko refrakcji. W regionie najbardziej zjonizowanym refrakcja przebiega dość wolno, ponieważ poziom jonizacji jest w miarę stały. Wraz ze wzrostem wysokości maleje prędkość fali i fala jest kierowana w kierunku od ziemi.

Wpływ poziomu jonizacji na zachowanie fali elektromagnetycznej przedstawia schematycznie kolejna ilustracja.

Jak już zostało napisane, na refrakcję fali elektromagnetycznej ma także wpływ częstotliwość. Im niższa jest częstotliwość fali, tym gwałtowniej przebiega zjawisko refrakcji przy danym poziomie jonizacji. Jednocześnie przy stopniowym wzroście częstotliwości następuję taki moment, kiedy zjawisko refrakcji już nie może nastąpić: wtedy fala elektromagnetyczna nie jest zaginana i trafia w przestrzeń kosmiczną.

Ta krytyczna częstotliwość to współczynnik, z którym dość często można spotkać się w prognozach propagacyjnych. Współczynnik nosi nazwę MUF: Maximum Usable Frequency czyli maksymalna użyteczna częstotliwość.

Na zjawisko refrakcji ma wreszcie wpływ stopień, pod którym fala elektromagnetyczna dociera do zjonizowanych warstw atmosfery. Ogólnie można powiedzieć, że stopień padania jest w przybliżeniu równy równy stopniowi odbicia. Jednakże dla fali o określonej częstotliwości stopień padania w pewnym momencie staje się zbyt wysoki, aby fala mogła ulegać refrakcji. Zostało to schematycznie przedstawione na kolejnej ilustracji, która jednocześnie obrazuje inną właściwość rozchodzenia się fal radiowych – chodzi o tak zwaną martwą strefę (ang. skip zone).

Pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem może znajdować się obszar, gdzie nie dociera promieniowana fala. W bliskiej odległości od nadajnika występuje tzw. fala przyziemna – czyli fala, która nie jest odbijana od jonosfery lecz pochodzi bezpośrednio z anteny nadajnika. Ta fala podlega bardzo silnemu tłumieniu i w pewnej odległości od nadajnika zostaje całkowicie wytłumiona. Martwa strefa to obszar między miejscem, gdzie fala przyziemna już nie jest odbierana a punktem, gdzie odbierana jest fala odbita od jonosfery – mówimy tutaj o pierwszym odbiciu, pamiętając o tym, że fala elektromagnetyczna może być wielokrotnie odbijana od jonosfery.

Występowanie martwej strefy oraz jej wielkość zależą od wielu czynników: częstotliwości fali, pory dnia, pory roku, aktywności słonecznej czy wreszcie także od parametrów nadajnika (moc wyjściowa i rodzaj anteny). Może zdarzyć się, że fala odbita od jonosfery trafi do obszaru, w którym jednocześnie odbierany jest sygnał z fali przyziemnej. Występuje wtedy zjawisko zanikania sygnału (ang. fading), wynikające z przesunięcia fazowego pomiędzy odbieranymi sygnałami.

Zanikanie odbieranego sygnału może być także związane z innymi zjawiskami. Kiedy fala elektromagnetyczna jest odbijana od jonosfery, może podlegać dynamicznym, krótkotrwałym zmianom – zmianie może podlegać np. polaryzacja fali, co może mieć wpływ na siłę odbieranego sygnału.

Zanikanie sygnału może być także spowodowane absorbowaniem energii przez obszary jonosfery o największym poziomie jonizacji. Kiedy fala radiowa trafia do jonosfery, część jej energii jest przekazywana wolnym elektronom i jonom. Zanikanie sygnału wynikające z absorpcji energii jest zazwyczaj bardziej długotrwałe niż zaniki spowodowane innymi czynnikami. Dzieje się tak, ponieważ zjawisko absorbowania energii przebiega stosunkowo wolno.

Dla fal krótkich najbardziej charakterystyczne jest zanikanie sygnału, wynikające z tego, że fale transmitowane z nadajnika mogą docierać do odbiornika wieloma drogami jednocześnie. W literaturze angielskojęzycznej to zjawisko jest określane terminem multipath fading.

Fala elektromagnetyczna może podlegać refrakcji w warstwie F jonosfery, następnie odbiciu od powierzchni Ziemi i ponownie refrakcji. Jednocześnie transmitowana fala może być odbita od innej warstwy jonosfery (bądź też od tej samej, ale inny może być kąt padania, zatem i  odbicia) i dotrzeć do nadajnika po jednokrotnym odbiciu. Jeśli takie fale docierające do odbiornika będą zgodne w fazie, w rezultacie dadzą sygnał silniejszy niż gdyby do odbiornika dotarła tylko jedna z tych fal. Jeżeli fale docierające do odbiornika nie będą zgodne w fazie, będziemy mieli do czynienia z zanikającym sygnałem.

Zjawiska zorzowe

Na zjawiska propagacyjne ma wpływ także pole magnetyczne naszej planety. Pole magnetyczne chroni Ziemię przed efektami działania wiatru słonecznego, czyli przed działaniem strumienia cząsteczek i energii stale emitowanych przez Słońce. W okresach wzmożonej aktywności słonecznej (np. podczas wybuchów na Słońcu), energia emitowana w kierunku Ziemi może być na tyle silna, że ziemskie pole magnetyczne nie jest w stanie jej zatrzymać – wtedy silnie zjonizowane cząsteczki docierają do atmosfery. Zazwyczaj w takich okresach obserwujemy zjawiska zorzowe, charakterystyczne dla obszarów położonych na wyższych stopniach szerokości geograficznej. Zjawisko zorzy jest jednym z piękniejszych zjawisk występujących w atmosferze i jednocześnie związanych z krótkofalarstwem.

Naładowane energetycznie cząsteczki docierają wraz z gorącym wiatrem słonecznym do obszarów atmosfery ziemskiej, pędząc z prędkością rzędu 300 do 1000 kilometrów na sekundę. Te ogromne ilości energii napotykają na barierę, którą jest ziemskie pole magnetyczne. Pole magnetyczne powoduje zakrzywianie toru większości tych cząsteczek. W rezultacie omijają one Ziemię.

Jednak część tych cząsteczek przebija się do warstw atmosfery ziemskiej, gdzie podlegają przyspieszeniu i na skutek działania pola magnetycznego kierowane są do biegunowych obszarów naszej planety. Tam tworzą obszar zwany zorzowym owalem (ang. auroral oval). Rozpędzone cząstki plazmy, wpadając w atmosferę zderzają się z atomami i cząsteczkami gazów: tlenu i azotu. Te zderzenia powodują zjawiska energetyczne, których efektem jest uwalnianie energii w postaci światła. Tak powstają piękne i niepowtarzalne zjawiska zorzowe. Kolor zorzowej poświaty zależy od rodzaju gazu i wysokości.

W okresach ustabilizowanej aktywności słonecznej średnica zorzowego owalu wynosi ok. 3000 kilometrów i rozciąga się on na obszarach do 60 lub 70 stopnia szerokości geograficznej północnej lub południowej. W okresach burz magnetycznych wielkości te często znacznie wzrastają – zorzowy owal może wtedy mieć dużo większy zasięg (podczas jednej z takich intensywnych burz magnetycznych zorzę można było obserwować aż w Meksyku).