古希臘的亞里士多德曾推想；地球由四個(gè)層次構(gòu)成,它們是土層、水層、空氣(即大氣層)和 火(這只能在閃電時(shí)偶然見到)."火層"以下還有一層虛無縹緲的"以太層".但他并未指 出各層的厚度.
1644年,托里徹利和維瓦尼通過實(shí)驗(yàn)證明大氣是有重量的,因而也秘然存在有限的高度.他們推算出大氣層的厚度大約是8公里.到了1662年,波義耳又通過實(shí)驗(yàn)得知,氣體受到壓力時(shí)體積會收縮,所以在大氣層的垂直方向上.海平面上大氣最稠密,越向上越稀薄.這樣,人們開始意識到大氣層厚度絕對不止8公里.如果再考慮到氣溫的變化,那么大氣層的上界在何處這個(gè)問題,就變得更加撲朔迷離了.
很多科學(xué)家為了探索這一課題,作了不懈的努力.到了20世紀(jì)40年代,火箭技術(shù)獲得了成功,人們用火箭探測大氣上界的限度已超過400-500公里.后隨著空間技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)極光大約出現(xiàn)在800-11200公里上空,因此有的科學(xué)家把1200公里作為大氣的物理上界.隨著對大氣層的不斷認(rèn)識,美國科學(xué)家施皮策又把500-1600公里的高度稱之為"外大氣圈",并認(rèn)為大氣由這一高度逐漸消融到星際特質(zhì)之中去了.目前,天體物理學(xué)研究表明,星際物質(zhì)的中性氣體質(zhì)密度為1個(gè)/cm3,電子濃度為10 10 3,/cm 3,根據(jù)這個(gè)極限和衛(wèi)星提供的資料表明,大氣層上界大約是2000～3000公里.
還有一些科學(xué)家不斷提出新的觀點(diǎn).如比利時(shí)的尼克萊發(fā)現(xiàn)320～1000公里高度范圍存在一個(gè)"氦層",在"氦層"以外,還有一層更稀薄的"氫層",它可能延伸到64000公里左右的高空.
地球上大氣上界的高度,常常因科學(xué)家們根據(jù)和目的不同而結(jié)果相差很大,因此要精確劃定 大氣層上界的高度并為眾人公認(rèn),可能始終是科學(xué)研究的一個(gè)難題.