إن أحد أهم خواص الغلاف الجوي العلوي، والتي لا يمكن تكرارها في الشروط المخبرية، هي غلبة الإلكترونات والشوارد الموجبة ( المتشكلة بتأثير التشرد الضوئي . (Photo ionization   بسبب شروط الغلاف الجوي العلوي النادرة، من ضغط منخفض وقلة الجزيئات، فإن استمرار وجود هذه الشوارد لفترات زمنية طويلة يمكنها أن تشكل جزيئة معتدلة قبل أن تندمج ثانية.

عند ارتفاع حواليKm 50 أو أعلى، تكون الشوارد هي المسيطرة، لذلك تدعى هذه المنطقة بالطبقة الشاردية .Ionosphere عرف وجود هذه الطبقة منذ حوالي عام 1900، عندما لوحظ أن الموجات الراديوية يمكن أن تصل إلى مسافات بعيدة جداً مع أن كروية الكرة الأرضية تجعل انتقال الخطوط المستقيمة لهذه الأمواج مستحيل.

إن الأمواج فوق البنفسجية UV هي المسؤولة، بصورة رئيسية، عن تشكيل الشوارد في الغلاف الجوي، والدليل على ذلك، أنه أثناء الليل المظلم تتحد الشوارد الموجبة ببطء مع الإلكترونات السالبة ، وتتسارع عملية الالتحام عند الارتفاعات من الغلاف الشاردي حيث يكون تركيز المواد أعلى نسبياً. بذلك فإن الطبقات الدنيا من الغلاف الشاردي تتقلص، وتجعل إمكانية انتقال الأمواج الراديوية المنخفضة أكبر ولمسافات أبعد.

للحقل المغناطيسي الأرضي، تأثير كبير على الشوارد في طبقات الغلاف الجوي العليا، حيث كان إظهار هذا التأثير جلياً فيما يعرف بحزام فان آلن Van Allen Belt ، والمكتشف في عام 1958. يتألف هذا الحزام، والموضح بالشكل (3-1)، من حزامين، أحدهما داخلي Inner Belt مؤلف من بروتونات، والثاني خارجي Outer Belt مؤلف من إلكترونات، يطوقان الكرة الأرضية ويكون محور الحقل المغناطيسي للكرة الأرضية منطبق على المحور المشترك للحزامين.

بالإضافة إلى تشكل الشوارد في الطبقات العلوية من الغلاف الجوي، فقد لوحظت هذه الشوارد في بعض الظواهر الطبقة التروبوسفير حيث تتشرد الجزيئات المائية أثناء ضغط الكتل الهوائية الباردة والصاعدة، أو أثناء عبور الرياح الشديدة فوق المناطق الجافة والساخنة، كما في المناطق الصحراوية تتألف هذه الشوارد المتشكلة نتيجة هذه الظاهرة كمثيلاتها في الغلاف الجوي العلوي من إلكترونات وشوارد الجزيئات الموجبة.