① 高层大气:大气的密度和压强随高度的增加按指数规律迅速下降。在1000公里处大气压强约为10-10~10-11帕,在10000公里处约为10-14帕。大气的密度和压强除了随高度有显着的变化外,还与大气的温度有密切的关係,而温度又随季节、地方时差和太阳活动的程度等因素变化,致使高层大气呈现极为複杂和多变的结构。
② 电离层:大概从距地面60公里处开始,太阳的电磁辐射和粒子辐射使大气的中性成分部分或所有电离,成为电子和正离子,构成电离层。电离层的电子浓度随高度而变化,还常出现多少极值区,称为“层”,有D层、E 层和F(F1+F2)层。电离层的电子浓度还随昼夜、季节、纬度和太阳的活动而变化。
③ 磁层:地球磁场近似于俺极子磁场,太阳风将地磁场禁止在地球周围的一定空间範围内,形成地球磁层。它从距地表面 600~1000公里处开始向远处空间延伸,其外边界称为磁层顶,朝向太阳,磁层顶离地面的距离为地球半径的 8~11倍。磁层的形状在向太阳的一面非常像一个略被压扁的半圆球,背向太阳的一面有一个非常长的近似于圆柱形的尾部,称为磁尾。太阳风的扰动往往会引起地球磁层的剧烈变化,有时还会发生磁层暴和磁层亚暴。在磁层亚暴时,磁尾的电浆片中会出现3~200千电子伏的高能电浆,向地球注入时可以达到地球静止卫星的轨道高度。磁层中还存在着高能带电粒子,其相对密度较大的聚集区域称为地球辐射带,又称范爱伦辐射带。地球辐射带分为内辐射带和外辐射带,内辐射带主要由能量为几到几10兆电子伏的高能质子组成,外辐射带主要由能量为几10到几百千电子伏的高能电子组成。辐射带高能粒子的通量较大,是引起太空飞行器的一些材料、器件和人体辐射损伤的主要缘故。