外气层亦称外逸层，离地面超过500 km，是地球大气的最外层。其主要成分为氢和氦，且极为稀薄，密度几近太空的密度，故又常称为外大气层。由于外气层的气体温度高，粒子速度大，较易脱离地球重力场而进入太空，故又称逃逸层。1

简介

行星间物质与地球大气间，尚无统一名称，其下限之高度亦不一定。阳离子层（质子层，protonosphere）、地冠层（geocorona）、外离子层（outer ionosphere）、磁层（magnetosphere）、外气层（exosphere）等，均系按研究对象所命之不同名称，其上下限之高度亦自各异。

地球大气之外缘称为外气层顶（exopause），其所在部位不明，粒子放射以磁层顶（magnetopause）为准。外气层下限曰热层顶（thermopause）通常在550公里之高空，亦有时升至1000公里左右。故外气层领域尚无明确之定论。

外气层之特征，与日冠相同，其规模甚大，密度极低，对荷电粒子磁场具有重要意义。因粒子密度过小，故粒子间甚少冲突，可按麦克斯韦速度分布定律（Maxwell’s law of velocity distribution）产生偏倚。在层内因太阳普拉斯马（solar plasma）与地球磁场之相互作用，而产生磁穴cavity及范爱伦磁力辐射带（Van Alien magnetic radiation belt） 。

气温

外气层的气温极高，气温由低到高呈垂直分布，随着高度的升高而升高。外气层的高温在原理上与热层相同，大气分子是因为吸收了来自太阳的短波辐射而被加热的。但由于外气层的大气密度实在太低，所以不会令人感到任何温暖，一台普通的温度计也只会量度到摄氏零度以下。

应用

外气层是人造卫星、空间站、火箭等航天器的运行空间。

对人类的影响

这层大气保护了地球上的生物免受太阳风和宇宙射线的的袭击，是地球上生物得以繁衍生息的一个重要因素。

地球磁场在与强大太阳风的相互作用下，改变了其原有的对称形状，向日面地磁场被压缩成球形，背日面被拉长，形状似圆柱体，称为磁尾 。磁层像一个保护层，使太阳风无法到达地球表面，保护地球上的生物能够免受太阳风的伤害，只有少数的太阳风粒子能从地磁场最薄弱的磁极（南北极）附近冲击高层大气，形成自然界最美丽的奇观之一---极光。

临界高度

地球大气之外气层，与日冠外缘相同，大气粒子由重力场向外逸散。其高度曰临界高度（critical level），粒子种类与温度分布虽各处不同，其概略部位可认为在530公里附近之高空。外气层与行星间气体之界线不明，其外缘逐渐移化为地冠外缘。概略范围可拓展至60000—1000000公里。

外气层之粒子分布，常与临界高度附近之温度相羁绊。荷电粒子，除借太阳辐射之光电离作用发生外，在荷电交换过程进行中亦可产生，故与中性粒子间不易划分清楚，为简单化计，通常均先考虑中性粒子。

在刘别（Liouville）方程式中

f：为速度分布系数

dv：为速度空间（velocity space）素片

a：为粒子加速度

▽v：为速度空间之倾角

operator认为大气粒子之分布范围，系在其平均自由行程（mean free path）之距离以内。换言之，粒子之平均自由行程较一般大气圈之幅度通常以级高

H：为级高（scale height）

T：为气温或绝对温度

m：为平均分子质量

k：为Boltzmann constant=1.38 X 10-16ergs．deg-1，) 大时，则不发生冲突。

故其速度分布函数f达于一定高度时，即呈Maxwell分布函数，再上则成粒子之流迹线（trajectory）矣。

外气层之底面，通常为中性粒子间之不发生冲突部位，特以上述之临界高度充之，若高度为Rc，则该处之粒子密度可以N0=N（Rc）表示之。若逸散原子之半数发生冲突时，则其密度之近似值为N0~0.5（Hσ）-1 [E.J.Opik&S.F.Singer，1961）。

式中之σ为气体论之剖面积（gas kinetic cross section），其值3X10-15cm2，H为级高 。在一定之大气模型中，于500公里附近为H~8X106cm，在变化上甚为缓慢。外气层之成分以氧原子为主，设粒子质量m=16mH时，其密度为No~7.5 X107cm-3，约与530公里之高空相当。至底面之定义甚难确定，通常多认为在500公里以上。

外气层之粒子经常由临界高度（Rc）射入。且层内大气粒子更不断向行星空间逸敌（escape of atmospheric particle），即所谓之氦逸散（J.H.Jeans，1916）者是也。

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学