特點：
性質高層大氣的熱狀態受太陽紫外輻射加熱所控制，使得約80千米以上大氣温度隨高度增高而增大，並隨時間、經緯度、太陽活動、磁層擾動等而變化。太陽紫外輻射造成高層大氣氧分子的分解。太陽紫外輻射和X射線又使N2、O2和O等電離形成電離層。高層大氣粒子受太陽輻射激發和太陽高能粒子的轟擊，能產生氣輝、夜光雲、極光等發光現象。
大氣成分高層大氣稀薄的程度雖説比人造的真空還要“空”，但是在那裏確實還有氣體的微粒存在，而且比星際空間的物質密度要大得多，然而，它們已不屬於氣體分子了，而是原子及原子再分裂而產生的粒子。以80-100公里的高度為界，在這個界限以下的大氣，儘管有稠密稀薄的不同，但它們的成分大體是一致的，都是以氮和氧分子為主，這就是我們周圍的空氣。而在這個界限以上，到1000公里上下，就變得以氧為主了再往上到2400公里上下，就以氦為主再往上，則主要是氫在3000公里以上，便稀薄得和星際空間的物質密度差不多了。自地球表面向上，大氣層延伸得很高，可到幾千公里的高空。根據人造衞星探測資料的推算，在2000-3000公里的高空，地球大氣密度便達到每立方厘米一個微觀粒子這一數值，和星際空間的密度非常相近，這樣2000-3000公里的高空可以大致看作是地球大氣的上界。
③按大氣的電離特徵，可分為電離層和中性層。中性層又稱非電離層，是指以中性成分為主的大氣層。電離層又可分為D層、E層和F層。在80千米以下，大氣處於均勻混合狀態而在約80千米以上，大氣湍流逐漸消失，逐漸過渡到分子擴散平衡狀態，約在120千米以上達到完全擴散平衡。擴散平衡就是在重力場作用下，大氣中重的成分分佈於低層，輕的成分分佈於高層，使得大氣的平均摩爾分子量隨高度遞減。高層大氣中除分子運動外，還有全球尺度的環流、潮汐和聲重波等宏觀運動。太陽輻射對高層大氣有重要影響的三類太陽發射：X射線、質子（1~100MeV）、低能等離子體（≈1000km/s）。
高層大氣與對流層、平流層等低、中層大氣有很大不同。它的特點主要是：
①氣體稀薄由於稀薄，氣體分子自由程很大，所以高層大氣各成分不像低、中層大氣那樣均勻混合並一起運動，而是各種成分互相擴散着(穿插着)由此，一系列以分子為基礎的運動即擴散、分子動量傳輸、分子導熱和離子阻力等，使高層大氣成為粘性很大、導熱很強的各成分相互擴散的多元介質，這對所有的高層大氣宏觀運動都有影響。因潮汐和各種波動的幅度與大氣密度的平方根成反比，高層大氣稀薄還會使在對流層中很弱的潮汐波動現象，在高層大氣中成為很重要的運動形式。
②呈電離狀態並處於地磁場中由於高層大氣電離部分比中性部分多受一個電磁感應的洛倫茲力，因此在高層大氣運動中，中性部分和電離部分的運動規律不同，它們之間互相影響、互相制約。高層大氣中性部分運動時，電離粒子和中性粒子的碰撞，有時成為離子拖動力（動量源），有時則成為離子阻力（動量匯）。
③熱源和熱匯比較複雜 雖然目前對高層大氣的3個主要熱源，即太陽紫外輻射、磁層電磁擾動引起的電流焦耳熱和粒子注入碰撞加熱，有相當瞭解，但其全球分佈很複雜，再加上不易估算的波動湍流熱源，使得由這些熱源所推動的高層大氣運動相當複雜。高層大氣的熱匯主要是氧原子等紅外輻射散熱，它的強度和分佈也是很難估算的。
氣體稀薄 由於稀薄，氣體分子自由程很大，所以高層大氣各成分不像低、中層大氣那樣均勻混合並一起運動，而是各種成分互相擴散着。
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