Термосфера – шар в атмосфері Землі безпосередньо над мезосферою та нижче екзосфери. У межах цього шару атмосфери ультрафіолетове випромінювання викликає фотоіонізацію / фотодисоціацію молекул, створюючи іони в іоносфері.
Починається на висоті 80-90 км і простягається до термопаузи на висоті 400—800 км. На цих великих висотах залишкові атмосферні гази поділяються на фракції за молекулярною масою .
Температура термосфери збільшуються з висотою за рахунок поглинання високоенергетичного сонячного випромінювання і сильно залежить від сонячної активності і може підніматися до 1700 ° C або більше. Причиною є поглинання ультрафіолетового випромінювання Сонця на висотах 150-300 км, обумовлене іонізацією атмосферного кисню. Незважаючи на високу температуру, спостерігач або об’єкт відчуватимуть холодні температури в термосфері, оскільки надзвичайно низька щільність газу (практично жорсткий вакуум) недостатня для молекул, щоб проводити тепло.
Звичайний термометр буде читати значно нижче 0 ° C , принаймні вночі, оскільки енергія, втрачена тепловим випромінюванням, перевищить енергію, отриману з атмосферного газу при прямому контакті. В анакустичній зоні вище 160 кілометрів щільність настільки низька, що молекулярні взаємодії занадто рідкі, щоб дозволяти передавати звук.
Випромінювання змушує частинки атмосфери в цьому шарі електрично заряджатися, що дозволяє переломлювати радіохвилі і таким чином розповсюджуватися за горизонт.
У динаміці термосфери переважають атмосферні припливи, які рухаються переважно добовим нагріванням.
Міжнародна космічна станція обертається навколо Землі в середині термосфери, між 330 і 435 кілометрами.