En la termosfera, los tres principales gases que forman el aire son el oxígeno atómico, el nitrógeno atómico y el helio. A diferencia de debajo de la mesopausa, los componentes del gas de la termosfera se separan según sus elementos químicos.
La termosfera es la capa de la atmósfera terrestre por encima del mesóforo y por debajo de la exosfera. Comienza a 56 millas sobre el suelo y se extiende entre 311 y 621 millas y se conoce como la capa inicial del espacio exterior. A esta altura, la turbulencia y la densidad del aire son casi inexistentes. Esto permite que los gases se separen según sus propiedades químicas, a diferencia de los gases mezclados debajo de la mesopausa, el borde entre la mesosfera y la termosfera.
En sus formas naturales, tanto el oxígeno como el nitrógeno son moléculas diatómicas, lo que significa que solo contienen dos átomos del mismo elemento. Sin embargo, el oxígeno atómico y el nitrógeno en la termosfera ya no son diatómicos. Esto es causado por las altas temperaturas que caen entre 932 y 3,632 grados Fahrenheit. Además de los efectos de las altas temperaturas, los rayos ultravioleta y los fotones del sol rompen las moléculas de oxígeno y nitrógeno, formando oxígeno atómico y nitrógeno. La alta energía de los fotones también puede desgarrar los electrones de los gases, creando iones de oxígeno, nitrógeno y helio.
