Dưới tác động của lực hút tĩnh điện, các ion và electron trong tầng điện ly cĩ thể kết hợp lại, tạo thành nguyên tử hoặc phân tử trung hịa, gọi là quá trình tái hợp, mà kết quả là làm giảm nồng độđiện ly. Đây là một quá trình phức tạp, phụ thuộc vào đặc tính hĩa học của các hạt trong tầng điện ly. Đối với lớp F2, năm 1973 Anderson đưa ra 2 loại phản ứng trao đổi điện tích dẫn đến mất O+ như sau :
O+ + O2 →k1
O2+ + O O+ + N2 →k2
Trong đĩ, hệ số k1 tỷ lệ với nhiệt độ khí trung hịa T, k2 là hằng số Sau đĩ, Chan và Walker bổ sung thêm các phản ứng sau:
NO+ + e- → N + O O2+ + e- → O + O
O+ + e- → O + hν (3.8) Thực ra, quá trình mất plasma trong lớp F cịn cĩ nhiều dạng phản ứng khác (năm 1980 Schunk và Raitt đưa ra 22 phản ứng), nhưng đĩ thuộc về lĩnh vực hĩa học về tầng điện ly, ta khơng đi sâu mà chỉ tìm hiểu sơ bộ như sau:
Cĩ hai loại tái hợp theo sơđồ sau:
1. Electron kết hợp với ion dương: X+ +e→X (3.9) Mức độ tái hợp được biểu diễn: [ ] 2 N N . X . L=α + =α (3.10) (Trong đĩ gọi N là số electron, ta giả sử bằng với số ion dương: [X+] = N) Với αđược gọi là hệ số tái hợp (Recombination Coefficient).
2. Electron kết hợp nguyên tử, phân tử trung hịa, tạo ra ion âm: M + e-→ M- (3.11) Mức kết hợp (kết dính) được biểu diễn:
L = βN (3.12) Trong đĩ βđược gọi là hệ số kết hợp (Attachment Coeficient).
Trong thực tế, lớp F thường bị mất e- theo sơ đồ 2 giai đoạn như sau: X+ + A2 → AX+ + A
AX+ + e - → A + X (3.13)
Đây gọi là quá trình tái hợp kết hợp (Dissociative Recombination), với A2 cĩ thể là O2 hoặc N2 và các giai đoạn ứng với các hệ số khác nhau, ví dụ:
O+ + N2 → NO+ + N, với mức tái hợp tỷ lệ với hệ số β (3.14) NO+ + e- → N + O với mức tái hợp tỷ lệ với hệ sốα (3.15)
Ởđây ta cĩ nhận xét, đối với lớp F2 sự sinh plasma chủ yếu do nguyên tử Oxy (O), sự mất cĩ sự tham gia của Nitơ phân tử (N2), với các hệ số tái hợp khác nhau. Như vậy, trạng thái của lớp F2 về mặt hĩa học sẽ phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ cĩ mặt của hai thành phần này và các hệ số tái hợp liên quan.