Температура воздуха в термосфере повышается с высотой из-за поглощения ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150–300 км, обусловленное ионизацией атмосферного кислорода. 13 Эти лучи нагревают атомы и молекулы газа, вызывая повышение температуры. 2

В нижней части термосферы рост температуры также обусловлен энергией, выделяющейся при объединении (рекомбинации) атомов кислорода в молекулы. 1 При этом в энергию теплового движения частиц превращается энергия солнечного УФ-излучения, поглощённая ранее при диссоциации молекул O2. 1

На высоких широтах ещё один источник теплоты в термосфере — Джоулево тепло, выделяемое электрическими токами магнитосферного происхождения. 1 Этот источник вызывает значительный, но неравномерный разогрев верхней атмосферы в приполярных широтах, особенно во время магнитных бурь. 1