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藍色的部分是熱成層(Thermosphere)。

熱成層（亦稱熱氣層或增溫層）是地球大氣層的一層，它位於中間層之上及散逸層之下，從中間層頂至離地面800公里左右。在這一層之內，紫外線的輻射引致電離的現象出現。（參見電離層）它是從地球表面算起第四層大氣層。

英文裡熱成層一字「Thermosphere」是從希臘語θερμός（拉丁化=thermos，意思『熱』）一字引伸而來。它始於離地表85公里的高空，在這樣的高度，剩餘的大氣氣體會根據分子量而分層。（參見渦動層）熱成層的氣溫會因高度而迅速上升，這是因為氧原子強烈吸收波長小於0.175微米的太陽紫外線的緣故。所以氣溫主要依靠太陽活動來決定，有時甚至可以高達2,000℃。輻射使空氣粒子帶電，使無線電波可以被反射及被地表所接收。熱成層的上方是從距離地面500至1000公里開始的散逸層，那裡大氣層會與外太空接壤。縱然少數的空氣粒子甚至可以於白晝時間到達2,500℃（4500℉）高溫，但卻不會令你感到任何溫暖，就連一台普通的溫度計也只會量度到攝氏零度以下。這是因為分子之間的距離太疏之故。

俄羅斯的和平號太空站和國際太空站均於熱成層的頂部運行，位於離地320至380公里的高度上圍繞地球。而極光也是出現在熱成層頂部的。

物質組成

空氣極為稀薄，本層質量僅占大氣總質量的0.5%。在120公里高度以上的空間，空氣密度已小到聲波難以傳播的程度，在270公里高度上，空氣密度約為地面空氣的百億分之一，在300公里的高度上，空氣密度只及地面密度的千億分之一，再向上空氣就更稀薄了。

熱成層的大氣分子吸收了因太陽的電磁波及磁場而被加速的電子能量，當中一部份進行電離。這些電離過的離子與電子形成了電離層。在熱成層的電離層，存在著E層（離地面100-120公里）、F1層（離地面170-230公里）、F2層（離地面200-500公里）（夜間融合為F層，約離地面300-500公里)三層。而因季節變化更會出現突發性E層（Es層，約離地面100公里）。

另外，在高緯度地區因磁場而被加速的電子會順勢流入，與熱成層的大氣分子衝突繼而受到激發及電離。當那些分子復回原來狀態的時候，就會產生發光現象。此稱為極光。

人類應用

電離層具有反射無線電波的能力，它被用於傳播無線電訊號。

增溫層密度縮減 科學家不解

2010/07/17 19:47:00

美國國家航空暨太空總署（NASA）說，地球上空增溫層密度最近減少幅度之大，連研究員都無法解釋這個現象。（圖為美國國家航空暨太空總署網頁，取材自其官網www.nasa.gov） 美國國家航空暨太空總署（NASA）今天說，地球上空增溫層密度最近減少幅度之大，連研究員都無法解釋這個現象。 「美國有線電視新聞網」（CNN）報導，增溫層（thermosphere）會阻擋有害的紫外線，並會隨著太陽活動規律擴張或收縮。當二氧化碳增加時，在這種高海拔區域會有冷卻效果，也會造成增溫層收縮。 但研究員說，這兩個因素都不足以充分解釋異常的收縮現象，雖然這個現象不太可能會影響氣候，但會影響衛星運轉。 NASA新聞報導引述美國海軍研究實驗室（Naval Research Lab）研究員埃默特（John Emmert）的話說：「這是至少43年來增溫層收縮幅度最大的一次。」 研究員在6月19日刊出的「地球物理研究通訊」（Geophysical Research Letters）發表這項發現，埃默特是主要作者。 埃默特告訴CNN.com，「我們無法解釋反常的低密度現象」，增溫層比先前密度少了30%。 增溫層位於地表上空，界於大氣層頂端與太空開端之間，在地球上空90公里至600公里間，此區是流星、極光、太空梭與國際太空站運作的地方。 增溫層與太陽互動頻繁，因此會受到太陽活動週期強烈影響。 太陽活動活躍時，太陽的超紫外線會讓增溫層暖化且擴張；太陽活動減弱時，增溫層會冷卻且緊密。 NASA報導，增溫層密度下降發生於2007至2009年的「太陽極小期」（solarminimum），在這段期間，太陽活動量空前減少，幾乎沒有太陽黑子，也沒有日冕噴發。 儘管如此，增溫層密度下降幅度之大，不是太陽活動單一因素就能解釋。 埃默特認為，進入增溫層的二氧化碳量增加，可能也是這個異常現象的因素之一。 埃默特說，二氧化碳在增溫層的作用像是冷卻劑，不像在較低的大氣層，會透過紅外線幅射阻隔熱氣。當地球的二氧化碳量增加時，二氧化碳會進入增溫層，在太陽極小期時強化冷卻作用。 美國國家大氣研究中心（Naitonal Center for Atmospheric Reasearch）資深科學家索樂文（Stanley Solomon）說，當二氧化碳逐漸增加時，「我們預期每個太陽極小期時，密度都會降低一點，現在太陽極小期出現了，密度卻大幅下降，這很令人震驚」。索樂文沒有直接參與研究。 不過，埃默特說，即使把太陽活動與二氧化碳增加的因素加起來，也不能充分解釋密度異常下滑的現象。 索樂文說，雖然這個異常現象令人不解，但增溫層密度下降不太可能會直接影響到我們的日常生活。 不過增溫層收縮會影響衛星運轉，以及在這個大氣層中繞行的太空垃圾。 埃默特說：「增溫層的碎片會停留更久，軌道碎片量會成為太空航行的問題，有人擔心太空碎片數量會增加。」 索樂文說，增溫層的異常改變可能也會影響其他大氣層，雖然影響幅度較小，但也會造成衛星通信出現些微干擾，如全球定位系統信號。 研究員說，他們會持續監視增溫層，目前密度正在回升中。990717