This chapter discusses the composition and structure of the thermosphere. Concentra-se nos componentes neutros e ionizados do ar. Também discute os processos fotoquímicos e difusivos que afetam a composição. Acredita-se geralmente que o nitrogênio ocorre predominantemente na forma molecular em toda a termosfera, mas que o oxigênio é quase inteiramente dissociado em níveis elevados o suficiente. Portanto, a ênfase no capítulo é no oxigênio., A compreensão da estrutura da termosfera deve ter em conta o papel da separação difusiva dos gases. Contrariamente ao caso de uma atmosfera mista, em que a mistura de gases é distribuída verticalmente num equilíbrio hidrostático que depende de uma massa molecular média, no caso de um equilíbrio difusivo cada gás é distribuído de acordo com a sua própria massa molecular. Os gases mais leves tendem a se espalhar por uma maior extensão vertical e em altos níveis predominam sobre os mais pesados., Medições de foguetes para detectar o nível de difusão fizeram uso de duas técnicas: na primeira, uma amostra de ar é coletada em altitude, recuperada e analisada no laboratório; na segunda, a análise é feita por um espectrômetro de massa de foguete.