Усиление температурного режима в термосфере происходит из-за поглощения ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150–300 км, обусловленное ионизацией атмосферного кислорода. 5 В этом слое солнечная энергия поглощается молекулами газа, что приводит к значительному нагреву. 3

В нижней части термосферы рост температуры обусловлен энергией, выделяющейся при объединении (рекомбинации) атомов кислорода в молекулы. 5 При этом в энергию теплового движения частиц превращается энергия солнечного УФ-излучения, поглощённая ранее при диссоциации молекул O2. 5

На высоких широтах важный источник теплоты в термосфере — Джоулево тепло, выделяемое электрическими токами магнитосферного происхождения. 5 Этот источник вызывает значительный, но неравномерный разогрев верхней атмосферы в приполярных широтах, особенно во время магнитных бурь. 5