Na termosfera, os três principais gases que compõem o ar são o oxigênio atômico, o nitrogênio atômico e o hélio. Ao contrário da região abaixo da mesopausa, os componentes gasosos da termosfera são separados com base em seus elementos químicos.
A termosfera é a camada da atmosfera terrestre acima da mesofera e abaixo da exosfera. Ele começa a 56 milhas acima do solo e se estende entre 311 e 621 milhas e é referido como a camada inicial do espaço sideral. Nessa altitude, a turbulência e a densidade do ar são quase inexistentes. Isso permite que os gases se separem com base em suas propriedades químicas, ao contrário dos gases mistos abaixo da mesopausa, a fronteira entre a mesosfera e a termosfera.
Em suas formas naturais, tanto o oxigênio quanto o nitrogênio são moléculas diatômicas, o que significa que contêm apenas dois átomos do mesmo elemento. No entanto, o oxigênio atômico e o nitrogênio na termosfera não são mais diatômicos. Isso é causado por altas temperaturas que variam entre 932 e 3.632 graus Fahrenheit. Além dos efeitos das altas temperaturas, os fótons ultravioleta e de raios X do sol quebram as moléculas de oxigênio e nitrogênio, formando oxigênio atômico e nitrogênio. A alta energia dos fótons também pode arrancar elétrons dos gases, criando íons de oxigênio, nitrogênio e hélio.
