L’atmosfera superiore è generalmente considerata la regione della termosfera, che è il sottile strato esterno dell’atmosfera terrestre che inizia a circa 56 miglia (90 chilometri) e si estende fino a circa 375 miglia (604 chilometri). Veicoli spaziali come la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) o lo Space Shuttle degli Stati Uniti orbitano tipicamente nell’alta atmosfera a una distanza di circa 140 miglia (225 chilometri). Al contrario, gli aerei commerciali viaggiano nella stratosfera di livello molto più basso che si estende fino a un’altezza massima di 31 miglia (50 chilometri) dove esiste lo strato di ozono terrestre.
Mentre la concentrazione dell’aria dell’alta atmosfera terrestre nella regione della termosfera è molto ridotta rispetto a quella che le persone sperimentano sulla superficie terrestre, questa atmosfera è anche molto calda a causa della radiazione che riceve dal Sole. Le stime per i gas atmosferici nella termosfera superiore portano la loro temperatura fino a 3,600° Fahrenheit (2,000° Celsius). A causa della rarità dei gas atmosferici a questo livello, tuttavia, il loro calore non viene convogliato agli oggetti che attraversano la regione.
Un quinto strato dell’atmosfera superiore che si fonde con il vuoto dello spazio e spesso non è considerato parte dell’atmosfera reale è l’esosfera. La densità dell’aria dell’esosfera è estremamente bassa e la regione si estende da circa 375 miglia (604 chilometri) fino a 6,200 miglia (9,978 chilometri). L’esosfera si fonde con le regioni della fascia di radiazione di Van Allan sopra di essa, un’area di particelle magnetiche fortemente cariche generate e mantenute in posizione dal campo magnetico terrestre. L’esosfera è così sottile che c’è solo circa un atomo di aria o idrogeno per centimetro cubo di spazio nelle regioni più alte, e oltre il 50% di tali molecole alla fine fugge nello spazio. La regione è utilizzata per molti satelliti in orbita bassa che non sono influenzati dai gas rarefatti.
Uno degli aspetti unici dell’alta atmosfera è che è la casa delle aurore, come l’aurora boreale e l’aurora australe, o l’aurora boreale e l’aurora boreale, che sono più chiaramente visibili entro 10°-20° di latitudine dal Poli Sud. Le luci sono generate dagli effetti magnetici che la Terra genera quando interagisce con il vento solare e i gas atmosferici a questo livello. I colori che le luci mostrano nell’atmosfera superiore dipendono dal tipo di molecole d’aria che vengono colpite, con i colori dal verde al rosso brunastro prodotti dall’ossigeno, il blu dall’azoto ionizzato e il rosso dall’azoto a uno stato energetico inferiore.