A altitudes superiores a 80 km., la mezcla de los gases de la atmósfera no es constante. Las moléculas y los átomos más pesados tienen tendencia a separarse de los otros por efecto de la gravedad.
Los átomos de un gran número de gases no están agrupados en moléculas, ya que los separan los rayos ultravioleta y los rayos x emitidos por el sol. Así, por encima de los 80 km., el número de átomos de oxigeno (o) crece con la altitud en detrimento de las moléculas diatómicas de oxigeno (02 ). A 130 km. De altitud, aproximadamente, dos tercios de las moléculas de oxígeno están separadas en átomos de oxígeno.
El resultado de estos procesos es que, a niveles muy elevados, las moléculas de nitrógeno ceden su sitio a los átomos de oxígeno que, a su vez, son remplazados por átomos de hidrógeno, más ligero en las capas aún más elevadas.
Las radiaciones solares de onda corta provocan también la ionización. Ya hemos indicado que un átomo eléctricamente neutro se convertía en un ión positivo cuando perdía un electrón y en un ión negativo cuando lo ganaba. Este proceso se llama ionización.
La ionización puede producirse a altitudes inferiores a 80 km., pero es en la termosfera donde se observa la mayor concentración de iones. En la parte inferior de esta región se encuentran iones negativos, iones positivos, electrones libres, así como átomos y moléculas neutras. Mientras que en la parte superior, predominan sobre todo los protones (átomos de hidrógeno ionizado) y los electrones. Después llegamos a un nivel en el que la atmósfera terrestre comienza a confundirse con los gases muy enrarecidos del espacio interplanetario.
