经过空中电离层的反射或折射后返回地面的无线电波叫天波。所谓电离层，是地面上空40～800公里高度电离了的气体层，包含有大量的自由电子和离子。这主要是由于大气中的中性气体分子和原子，受到太阳辐射出的紫外线和带电微粒的作用所形成的。电离层能反射电波，也能吸收电波。对频率很高的电波吸收的很少。短波（即高频）是利用电离层反射传播的最佳波段，它可以借助电离层这面“镜子”反射传播；被电离层反射到地面后，地面又把它反射到电离层，然后再被电离层反射到地面，这样经过多次反射，电磁波可以传播10000km以上。利用电离层反射的传播方式称为天波传输。
一年四季和昼夜的不同时间，电离层都有变化，影响电波的反射，因此天波传播具有不稳定的特点。白天电离作用强，中波无线电波几乎全部被吸收掉，在收音机里难以收到远地中波电台播音；夜晚电离层对短波吸收的比较少，收听到的广播就比较多，声音也比较清晰。由于电离层总处在变化之中，反射到地面的电波有强有弱，所以用短波收音时会出现忽大忽小的衰落现象。太阳黑子爆发会引起电离层的骚动，增加对电波的吸收，甚至会造成短波通信的暂时中断。
由于大地对短波吸收严重，所以短波沿地面只能传播几十公里。
电离层反射到地面的区域可能是不连续的。
