Over denne høyden ligger heterosfæren, som også inkluderer eksosfæren, samt det meste av termosfæren. Her varierer den kjemiske sammensetningen med høyden. Dette er fordi avstanden som partikler kan bevege seg uten å kollidere med hverandre er stor sammenlignet med de bevegelser som forårsaker blanding. Dette gjør at gassene vil stratifisere på grunn av molekylvekt, der de tyngre molekylene som oksygen og nitrogen bare finnes i bunnen av heterosfæren. Derimot består den øvre delen av heterosfæren, nesten utelukkende av hydrogen som er det letteste grunnstoffet.