这涉及到地面辐射问题，大气层的热源是地面辐射，所以当高层大气离地面越远，温度会越低，但是上升到一定高度后，地面辐射几乎为0，而高层大气这时受红外线紫外线等(也就是太阳辐射)和宇宙物质等影响，逐渐升温，所以高层大气会出现随高度增加而温度先降后升。
高层大气气温先降后升原因
（1）气温下降区：是因为该层没有了臭氧，气温下降。
（2）气温上升区：这是波长小于0。175μm的太阳紫外辐射都被该层中的大气物质（主要是原子氧）所吸收的缘故。其增温程度与太阳活动有关，当太阳活动加强时，温度随高度增加很快升高。
高层大气性质
高层大气的热状态受太阳紫外辐射加热所控制，使得约80千米以上大气温度随高度增高而增大，并随时间、经纬度、太阳活动、磁层扰动等而变化。太阳紫外辐射造成高层大气氧分子的分解。太阳紫外辐射和X射线又使N2、O2和O等电离形成电离层。高层大气粒子受太阳辐射激发和太阳高能粒子的轰击，能产生气辉、夜光云、极光等发光现象。