A Föld felső atmoszférája fontos szerepet játszik a felszíni és a műholdas kommunikációban és navigációban, főleg egy erős napkitörés esetén, mikor a felső légkör ionizációs rétegeinek állapotai hirtelen megváltoznak. Bolygónk légkörének felső határát nem olyan könnyű meghatározni, mert folyamatosan megy át a bolygóközi térbe. Az első 100 kilométerig a légkör nagyjából homogén, ahogy haladunk egyre magasabbra, úgy lesz elsőként hélium az uralkodó összetevő, majd szép lassan a hidrogén.
A földi atmoszférát több tartományra is felosztjuk, attól függően, hogy a hőmérséklet hogyan változik a magasság függvényében. Az emberiség mindennapi élete a legalsó szférában, a troposzférában zajlik, ami átlagban kb. 12 km magasságig terjed. A troposzféra felső határán repülnek az utasszállító gépek is. Nevét a görög troposz (felhő) szóról kapta. Itt van a légkör vízgőztartalmának kilencvenkilenc százaléka, és pontosan ezért zajlanak ebben térrészben a felhő- és csapadékképződések. Legfőbb jellemzője, hogy a hőmérséklet 100 méterenként felfelé átlagosan 0,65 Celsius-fokkal csökken, így 12 km magasságban, már csak –50 Celsius az átlaghőmérséklet. A troposzférát a sztratoszféra követi, ahol a hőmérséklet újra emelkedni kezd. Ennek az az oka, hogy itt található az ózonréteg. Az ózonrétegben ugyanis elnyelődik a Nap nagy energiájú ultraibolya sugárzása és ezáltal a levegő felmelegszik. A sztratoszféra felső határa átlagosan 50 km-es magasságban van, ahol a levegő hőmérséklete megközelíti a földfelszínen mért átlagos értéket a plusz 15 celsius fokot. A sztratoszférát a mezoszféra követi, mely a légkör leghidegebb része. Felső határán –100 °C az átlaghőmérséklet, de mértek már –183 °C-ot is.
A mezoszféra réteg megismerése azért fontos, mert itt történik űrhajók Földre való visszatérésekor a fékezés leglényegesebb része. A mezoszférát a termoszféra követi, melyben erőteljesen emelkedni kezd a hőmérséklet, és rövidesen megközelíti a +1000 °C-ot is. Ezért is kapta a termosz (hő) nevet. Az iszonyatosan nagy hőmérséklet oka, hogy a Napból érkező gamma-, röntgen-, és ultraibolya-sugarak a légkör anyagait erőteljesen felmelegítik. Ekkor az átlaghőmérséklete, erős naptevékenység esetén 3000 °C-ig is emelkedhet. A sugárzás következményeként a termoszférában lévő atomok egy része ionizálódik, és ionizált rétegek alakulnak ki, melyet ionoszférának hívnak. A termoszférát az exoszféra követi, mely már a Föld légkörének legkülső rétege. A különböző szférákat pauzák választják el, amelyekben hirtelen történik meg a hőmérsékletváltozás.
Az ionizáció az a folyamat, melynek során elektromosan semleges atom vagy molekula pozitív vagy negatív töltésű lesz, annak megfelelően, hogy elektront veszít vagy elektront vesz fel a környezetéből. A Föld felső légkörében sokkal gyakrabban jönnek létre pozitív töltésű ionok, mert a semleges atomból vagy molekulából az elektronokat a Napból származó UV- és röntgensugarak kiütik. Tulajdonképpen ennek a fizikai folyamatnak a hatására alakul ki az ionoszféra. Ez a szféra is több rétegre osztható aszerint, hogy mennyi a benne lévő ionizált részecskéknek a száma. Az ionoszféra nagyon fontos a mindennapi életünkben, mert rétegeiről visszaverődnek a rövidhullámú rádióhullámok, amit a földi rádióösszeköttetések megteremtése során is használnak. Amikor egy nagyobb napkitörés eléri Földünket, a hirtelen megnövekedett ionizáció hatására az ionoszféra alsó részén, a rövidhullámú rádiós összeköttetésekben lehetetlenné válik a kommunikáció.
Mivel a termoszféra és az ionoszféra viselkedése nagyban befolyásolja a rádióhullámok terjedését és az alacsonypályás műholdak élettartalmát, ezért ezek tanulmányozása nagyon fontos az űridőjárás szempontjából.
