La atmósfera superior o heterósfera es la capa superior de la atmósfera terrestre clasificada según su composición. Se desarrolla sobre la mesosfera, a partir de los 80 kilómetros de altitud. También se le denomina termosfera o ionosfera. Este último apelativo se debe a que las capas de nitrógeno, oxígeno y helio se encuentran ionizadas.
Se extiende desde los 80 km hasta el límite superior de la atmósfera (unos 10.000 km); está estratificada, es decir, formada por diversas capas con composición diferente.
En la termósfera el oxígeno atómico absorbe las radiaciones ultravioletas y calienta la atmósfera hasta valores de 200 y 300 °C.
Sobre la termósfera se desarrolla la exósfera y luego la magnetósfera, que está compuesta por electrones y protones atrapados por el campo magnético terrestre. En su interior existen dos regiones de fuerte radiación a 3000 y 15 000 kilómetros; ellas son conocidas como los cinturones de Van Allen.
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