位于瑞士日内瓦的国际航空联合会定义了大气层与太空的界线：高于海平面100千米以外属于太空。以离地球海平面100千米（约62英里）的高度为分界线，称为卡门线。卡门线以美国科学家西奥多·冯·卡门的名字命名。自宇宙大爆炸以后，随着宇宙的膨胀，温度不断降低，当前，太空已成为高寒的环境，平均温度为零下270.3℃。
地球物理学家将大气空间（或称为空气空间）分为5层。对流层，海平面至10千米。对流层有浓密的空气，称为浓密大气层。浓密大气层随高度增加，空气越来越稀薄。平流层，10-40千米之间。中间层，40~80千米。80-370千米为热层，属于电离层的下部。外大气层，370千米以上的空间，属于电离层的上部。从地球表面到100千米的高度，随高度增加，空气越来越少。地球上空的大气约有75%存在于对流层内，97%在平流层以下。热层的空气密度为地球表面的1%，在外太空1.6万千米高度空气继续存在，甚至在10万千米高度仍有空气粒子。因此，空气空间与外层空间没有明确的界限。
