Termosfera ziemska, która składa się zarówno z jonosfery, jak i eksfery, jest zimna z powodu niskiej gęstości powietrza na tym poziomie. Pomiary temperatury powietrza pokazują, jak energetyczne są mierzone cząstki, ale z tak mało cząstek, termosfera nie jest w stanie skutecznie przenosić ciepła.
Ciepło może być przenoszone przez bezpośredni kontakt między dwiema powierzchniami, przez konwekcję z jednej powierzchni na drugą lub przez promieniowanie. Ziemska termosfera, która zaczyna się około 50 mil ponad powierzchnią Ziemi i rozciąga się do prawie 400 mil, ma tak niską gęstość cząsteczek powietrza, że bardzo niewiele może kiedykolwiek być w bezpośrednim kontakcie z powierzchnią w danym momencie, ograniczając potencjał wymiany ciepła . Energetyczne cząstki w termosferze emitują ciepło, ale bardzo niska gęstość cząstek ogranicza ilość energii dostępnej dla strefy jako całości, więc promieniowanie pozostaje stosunkowo słabe.
Podczas gdy termosfera jest zimna w stosunkowo dużej skali ludzkiego ciała, cząsteczki w regionie mogą absorbować duże ilości energii, która rejestruje jako ciepło podczas pomiaru. Temperatury powyżej 1800 stopni Celsjusza zaobserwowano wśród pojedynczych cząstek, ale ogólny brak materiału na tej wysokości oznacza, że bardzo niewiele cząstek jest dostępnych do przeniesienia tej energii.
