我们把平流层以上的大气部分称为高层大气，其高度可从平流层顶部，大约从50至55千米的高度开始，直到地球大气层上界，约0千米的高度。高层大气当中，实际上大气成分已经非常稀薄，温度变化为随着高度的增加先降低后升高。高层大气由低到高又可以分成中间层、热层和散逸层，在60千米以上的高层大气，由于受到太阳辐射的影响，大气处于电离状态，分布着多层电离层，电离层是地球上无线电通讯的重要传播介质。
发生在电离层中的极光
自地球诞生以来，地球的大气层就处在不断的变化之中，随着人类的出现，在大气的变化中又加入了人为的因素，人类通过某些行为改变了大气的成分，比如大量燃烧二氧化碳，从而增加了温室效应；另外人类通过使用含氟氯烃的制冷剂，从而氟氯烃进入大气，破坏了臭氧层，造成了臭氧层空洞。
四、热层
在中间层之上，距地球表面大约600公里。这里面的温度要高得多，由于离太阳更近，没有密度较高的空气阻挡。温度可高达2，000（3，600°F）。
五、逃逸层
最后一层是地球大气层与外层空间接触的临界区域。这个区域被称为逃逸层，
由于地球的引力太弱，不能吸纳很多分子，因此这里的空气非常稀薄，层间厚度也很薄。
「3.9万米了高空了！」
「现在已经是3.9万米了！」
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