थर्मोस्फीयर मेसोपॉज़ के ऊपर 80 से 400 किलोमीटर की ऊँचाई के बीच स्थित होती है। इसमें विद्युत आवेशित कण होते हैं जिन्हें आयन कहा जाता है। इसी कारण इसे आयनोस्फीयर कहा जाता है। यहाँ ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान भी बढ़ने लगता है। पृथ्वी से प्रसारित रेडियो तरंगें इसी परत से परावर्तित होकर वापस पृथ्वी पर आती हैं।
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