3、中间层
又称“中层”。是平流层以上,到离地球表面85公里的大气层。此层主要成分有臭氧、氧、二氧化碳、氮的氧化物，这些部分是由光化学作用引起之产物，故又称:光化层。
该层内因臭氧含量低，同时，能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射（可理解为太阳光的热量）已经大部分被上层大气所吸收，所以温度垂直递减率很大（即温度随高度的下降快速下降），温度随高度上升而下降，大约在80千米左右达到最低点，约为-90℃。对流运动强盛。中间层顶附近的温度约为190度，空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离，在该层的60-90公里高度上，有一个只有在白天出现的电离层，习惯上称为电离层的D层，有时在高纬度地区夏季黄昏时有夜光云出现。
夜光云
人们一般把飞行高度达到80—100千米的飞行器，看成是不依靠大气飞行的航天器。按照美国航空航天局规定：飞行高度超过80千米的飞行员即可称为宇航员。
4、热层
中间层以上,到离地球表面500公里，叫做“热层”。空气极稀薄，而离子特别多。该层的下部温度随高度的变化很小，上部的温度随高度的变化升高。之所以叫热层，是因为这层中的空气分子和离子直接吸收太阳紫外辐射能量，因而运动速度很快，和高温气体一样。这里空气极其稀薄，尽管热层顶的气温可达1000℃（太阳比较宁静时）～2000℃（太阳活动剧烈时），但实际上却根本不会感到热。
在热层和中间层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等，人类还借助于热层，实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们相互沟通信息，因为热层的大气因受太阳辐射，温度较高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波。
极光
