Elle s'étend jusqu'à la mésopause, entre 50 et 85 kilomètres d'altitude, au-dessus de la stratosphère. La mésosphère retrouve des températures très basses (jusqu’à –90°C). Les températures de la ionosphère sont très élevées : entre 200° et 1200° C. C’est ici que se forment les aurores australes et boréales.
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