1901年12月12日，一个无线电波信号、摩尔斯码的“S”，跨越大西洋，从英国康沃尔抵达加拿大的圣约翰市。这一实验引发了人们关于对头顶的天空的思索，并最终发现地球的电离层，成为地球空间探索和研究中的历史时刻。图为当时在圣约翰市用来放飞无线电接收天线的风筝，它将天线带到了约150米高。
大约一百年前的一个“双十二”，意大利“资本家”马可尼（Guglielmo Marconi）不知道推广购物概念来抓紧挣钱，却在英国大费周章的放风筝——不，其实也有商业的意味。当时经营无线电业务的马可尼公司，需要对抗当时横跨大西洋的海底电报电缆的概念，需要对远距离无线电通讯进行实验。在一系列的实验之后，诞生了今天我们要重温的历史——跨越大西洋的无线电实验。而这一实验对后世的影响，又大大超出了这一目的。
马可尼出生于意大利博洛尼亚的富人家庭，从少年时期就对物理和电学有着很浓厚的兴趣，借助家里的私人图书馆、实验室和家庭教师，他接受了良好的教育，并阅读了麦克斯韦、赫兹等人的著作，还成为世界上第一台实用的无线电报系统的发明者，并成功将无线电信号发送了1.5英里（2.4千米）。1897年马可尼在英国成立了马可尼无线电报公司，在多处建立了无线电台，建立起了跨越英吉利海峡的法国和英国之间的无线电通信。
无线电通讯实验的距离越来越远，终于在1901年12月12日，马可尼尝试了跨越大西洋的无线电实验（超过3500千米）。
1901年12月在加拿大的圣约翰市，马可尼在现场看着助手们放飞风筝，来把无线电接收天线带到了约150米高空。马可尼公司在英国康沃尔新建了大功率的无线电发射台，并发送了三个点的无线电信号，也即摩尔斯码的“S”。确切的波长并不清楚，现在认为可能是350米左右（也有认为有2000米）。实验在白天进行。
现在的我们知道这个实验的设计并不是个好的选择：这一波长属于中波波段，在白天，天波会受到电离层强烈的吸收，因此不适合长距离传播；发送内容“S”是接收方提前知道的，并没有进行接收方的独立确认；三个点这样的信号也很难从大气噪声中区分。尽管如此，马可尼的大费周章得到了回报——他自豪的宣布，跨越大西洋的“S”，能够被“偶尔”且“依稀”的听到（搞不好是心理作用(⊙﹏⊙)）。
马可尼了解自己实验的不足，并在随后设计了更多的实验——不同的距离、白天和夜间、不同的波段。然而遗憾的是，后来的实验中，白天的中波电波最远传播是1100千米，未能验证最初的实验距离。
在当时，科学家们普遍相信无线电波只能像瞄准线一样直线传播，如此一来，考虑到地球是圆的（当时已经知道啦），出现在人们头脑中的立刻变成另一个图像：超过150千米高的水墙挡在大西洋两岸的台站之间！这个高度，比马可尼用的风筝线还要再长150倍。不过马可尼获得诺贝尔奖的时候，认为电波可能是从地面传播的。科学家肯奈利（A. E. Kennelly）很快意识到无线电波需要经过反射或者折射来跨越这个巨型障碍物。
肯奈利发表论文称，地球高层大气应该存在高电导率的层，使得无线电波能够反射。他认为，这个层应该有大概80千米高，电导率（值越大电荷流动越容易）是海水的20倍。科学家海维赛德（O.Heaviside）也提出了类似的观点。现在我们知道，这个电导率层是高空大气层中部分电离的区域，具有一定量的等离子体，也就是电离层。
不过，他们的观点只考虑了电波反射，而没有包含衍射（波偏离直线传播并跨越障碍物），深入的讨论就不在这里进行了。后来，科学家们设计了各种实验，发展了新的理论，发现了地球电离层，也不一一赘述了。科学家阿普尔顿（E. Appleton）最后因为1927年证实电离层存在而获得1947年诺贝尔物理学奖。
电离层是地球空间的重要区域，是由太阳辐射中的紫外线和X射线对大气进行电离，产生自由电子和正、负离子，但中性成分仍然占主导。电离层按高度分为C、D、E、F层，因为最早发现的层用电子层（缩写E）来称呼，后来其上和其下的层就依次排序了。
值得一提的是，我国的电离层研究起步非常早，早在1938年，桂质廷教授就开始用自制的设备对电离层进行垂直探测，在当时处于国际领先水平。1933年马可尼曾来到上海，上海交大师生对他表示了欢迎并树立纪念铜柱。
在当时和后来直到现在，都有对马可尼实验真实性的怀疑。然而毫无疑问，以此为契机，人类真正探测并发现了地球电离层。一系列的实验不仅带来了人类远距离通讯的大发展，更是地球空间遥感探测、电离层探测的研究的开端。时至今日，无线电通讯的方式和重要性与半个世纪前大不相同，但与GPS卫星导航定位、卫星通信、低层大气与地球空间耦合等密不可分的电离层，仍与人类活动息息相关。