A heteroszféra a Föld légkörének felső, mintegy 85 kilométer felett elhelyezkedő rétege, amely a homoszféra fölött található. Elnevezése görög eredetű, jelentése "változó gömb", ami arra utal, hogy itt a levegő átlagos molekulatömege a magassággal fokozatosan csökken – ezt a napsugárzás hatására bekövetkező fotódisszociáció okozza. Két fő részre tagolódik: a termoszférára, amely körülbelül 500 km magasságig terjed és ahol a hőmérséklet elérheti az 1200 °C-ot, valamint az exoszférára, amely 500 km felett helyezkedik el és fokozatosan átmegy a világűrbe. A magasság növekedésével a levegő sűrűsége és nyomása a barometrikus formula szerint rohamosan csökken, így 800 km felett már alig található oxigén, 1500 km fölött pedig kizárólag hélium és hidrogén alkotja a légkört. Ez a réteg tehát a légkör legkülső, legritkább zónája, ahol a Föld légköre fokozatosan elvész a csillagközi térben.