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500千米以上是外大气层,这一层顶也就是地球大气层的顶。在这里地球的引力很小。再加上空气又特别稀薄,气体分子互相碰撞的机会很小,因此空气分子就像一颗颗微小的导弹一样高速地飞来飞去,一旦向上飞去,就会进入碰撞机会极小的区域,最后它将告别地球进入星际空间,所以外大气层被称为逃逸层。这一层温度极高,但近于等温。这里的空气也处于高度电离状态。
在这里,由于太阳辐射的影响,大气物质开始电离。根据电离层电子的浓度及对电磁波反向的不同效果,又可划分为D层(大约在60~90千米高度)、E层(约110千米高度)、F1层(约160千米高度)、F2层(300千米高度),以及更高的G层等。根据气象火箭和人造卫星的观测,大约在离地300在远距离无线电通信方面起着很重要的作用。无线电波借助于在地面和电离层之间的多次反射而传播,实现了远距离的无线电通信。人们形容电离层为一面反射电波的镜子”。