| 散逸层 （>800km） |
| 热成层 （80km-800km） |
| 中间层 （50km-80km） |
| 平流层 （11km-50km） |
| 对流层 （0km-11km） |
熱成層（亦稱熱氣層或增溫層）是地球大氣層的一層，它位於中間層之上及散逸層之下，從中間層頂至離地面800公里左右。在這一層之內，紫外線的輻射引致電離的現象出現。（參見電離層）它是從地球表面算起第四層大氣層。
英文裡熱成層一字「Thermosphere」是從希臘語θερμός（拉丁化=thermos，意思『熱』）一字引伸而來。它始於離地表85公里的高空，在這樣的高度，剩餘的大氣氣體會根據分子量而分層。（參見渦動層）熱成層的氣溫會因高度而迅速上升，這是因為氧原子強烈吸收波長小於0.175微米的太陽紫外線的缘故。所以氣溫主要依靠太陽活動來決定，有時甚至可以高達2,000℃。輻射使空氣粒子帶電，使無線電波可以被反射及被地表所接收。熱成層的上方是從距離地面500至1000公里開始的散逸層，那裡大氣層會與外太空接壤。縱然少數的空氣粒子甚至可以於白晝時間到達2,500℃（4500℉）高溫，但卻不會令你感到任何溫暖，就連一台普通的溫度計也只會量度到攝氏零度以下。這是因為分子之間的距離太疏之故。
俄羅斯的和平號太空站和國際太空站均於熱成層的頂部運行，位於離地320至380公里的高度上圍繞地球。而極光也是出現在熱成層頂部的。
物质组成[ | ]
空氣極為稀薄，本层质量仅占大气总质量的0.5%。在120公里高度以上的空间，空气密度已小到声波难以传播的程度，在270公里高度上，空气密度约为地面空气的百亿分之一，在300公里的高度上，空气密度只及地面密度的千亿分之一，再向上空气就更稀薄了。
熱成層的大氣分子吸收了因太陽的電磁波及磁場而被加速的電子能量，當中一部份進行電離。這些電離過的離子與電子形成了電離層。在熱成層的電離層，存在著E層（離地面100-120公里）、F1層（離地面170-230公里）、F2層（離地面200-500公里）（夜間融合為F層，約離地面300-500公里)三層。而因季節變化更會出現突發性E層（Es層，約離地面100公里）。
另外，在高緯度地區因磁場而被加速的電子會順勢流入，與熱成層的大氣分子衝突繼而受到激發及電離。當那些分子復回原來狀態的時候，就會產生發光現象。此稱為極光。
人类应用[ | ]
电离层具有反射无线电波的能力，人类利用它传播无线电讯号。
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