从中间层顶至约250千米(太阳宁静期)或约500千米(太阳活动强烈期)高度的大气层。层内温度随高度增高而迅速升高，太阳紫外辐射被该层的大气大量吸收，从而使该层加热。热层顶处温度不再随高度而变化。层内大气处于高度电离状态。