В 1902 г. английский математик Оливер Хевисайд (Oliver Heaviside) и американский инженер-электрик Артур Эдвин Кеннелли (Arthur Edwin Kennelly) практически одновременно предсказали, что над Землёй существует ионизированный слой воздуха - естественное зеркало, отражающее электромагнитные волны. Этот слой был назван ионосферой. Ионосфера Земли должна была позволить увеличить дальность распространения радиоволн на расстояния, превышающие прямую видимость. Экспериментально это предположение было доказано в 1923 г. Радиочастотные импульсы передавались вертикально вверх и принимались вернувшиеся сигналы. Измерения времени между посылкой и приёмом импульсов позволили определить высоту и количество слоёв отражения. Отразившись от ионосферы, короткие волны возвращаются к Земле, оставив под собой сотни километров «мёртвой зоны».
Пропутешествовав к ионосфере и обратно, волна не «успокаивается», а отражается от поверхности Земли и вновь устремляется к ионосфере, где опять отражается, и т. д. Так, многократно отражаясь, радиоволна может несколько раз обогнуть земной шар.
Установлено, что высота отражения зависит в первую очередь от длины волны. Чем короче волна, тем на большей высоте происходит её отражение и, следовательно, больше «мёртвая зона». Эта зависимость верна лишь для коротковолновой части спектра (примерно до 25-30 МГц). Для более коротких волн ионосфера прозрачна. Волны пронизывают её насквозь и уходят в космическое пространство.
Хотя природа радиоволн разной длины одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны. Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приёмник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше её попадает в принимающую антенну.
Передачи длинноволновых вещательных станций можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика.