套用地面設備或氣球、火箭、衛星等升空工具攜帶探測儀器，對高層大氣的溫度、氣壓、密度、成分和風場等參數的探測和實驗研究。
探測方法,參考書目,
探測方法
探測高層大氣的方法可分為兩類：①間接法。在地面上利用探測儀器觀測高層大氣中的物理現象（如流星、曙暮光、極光等）來推算高層大氣的成分、密度和溫度；或通過研究聲、光、電波在大氣中傳播的特性，及其透過大氣時所發生的變化，探測大氣各高度上的密度、溫度和電離程度等。②直接法。利用飛機、氣球、火箭和衛星等升空工具，把探測儀器帶到高空所要研究的高度上，測定飛行器周圍的大氣參數；或通過研究空間環境對飛行器的影響，如衛星的大氣制動，來探測大氣密度。高層大氣探測的常用方法有下列幾種：
聲波異常傳播法 利用爆炸聲波在大氣中的異常傳播，推算大氣溫度和風場的一種間接探測方法。具體做法是：用火箭把榴彈帶到高空爆炸，利用所產生的聲波在大氣中的傳播,探測大氣溫度和風場,稱為火箭榴彈法。中層大氣中的逆溫層最早就是用此法探測得到的。這種方法可以探測30～80公里的大氣溫度和風場。
流星余跡測量法 對流星同大氣作用所遺留下的電離尾跡,用光學或無線電設備測得的流星亮度、速度、高度分布、尾跡漂移和回波持續時間等，進而推算出大氣壓力、密度、溫度和風場等的方法。用此法還可以研究大氣潮汐和重力波。一般測量高度為 80～100公里（見高層大氣流星余跡測量）。
雷射雷達探測 利用雷射對高層大氣進行的一種遙感探測。是一種高層大氣的間接探測方法（見高層大氣雷射雷達探測）。
無線電雷達探測 套用無線電波在大氣中產生的反射與散射現象，對高層大氣的探測方法（見高層大氣雷達探測）。
氣球探測 用氣球將探測儀器攜帶到高空，對高層大氣進行探測的一種方法（見高層大氣氣球探測）。
衛星探測 利用人造衛星將探測儀器送到衛星軌道高度,直接測量衛星周圍的大氣或遙感更遠處的大氣(見高層大氣衛星探測)。
衛星阻尼觀測 觀測近地人造衛星軌道受大氣阻力作用產生的向地心收縮過程，用以推算高層大氣對衛星的阻尼，從而求得高層大氣密度的方法（見高層大氣衛星阻尼觀測）。
參考書目
趙九章等編著：《高空大氣物理學》，上冊，科學出版社，北京，1965。
