高空大气物理研究的对象，是从30千米的高空一直到行星际空间所发生的地球物理现象和物理过程。为了研究的方便，按照不同的物理特性，将大气层分为若干层。
太阳辐射能是控制高空大气物理现象的能源。由于极地区的太阳辐射能和地磁场与其他地区不同，使极地区成为研究高空大气物理的极好场所。而且，南极地区比北极地区条件更优越，因为南极圈内主要是陆地，而北极圈内主要是海洋。
高空大气层中发生的各种物理现象，如激光等，不仅在科学上具有重要研究价值，而且在实践中产生巨大影响。因此，高空大气物理学的研究，备受各国科学家的重视。
在离地球约64000千米以外的上空，也就是10倍于地球半径的远方，有一股超音速的带电粒子流，或称为“等离子”流，它以每秒数百千米的速度飞向地球，不断地冲击着地球外围的环境，这就是太阳风。
太阳风与我们通常所说的风截然不同，它吹的不是大气，而是带电的粒子流。这种粒子流主要由氢离子和电子等组成，其浓度为每立方米数百万个电子。
太阳风对地球的磁性层有重要影响，两者的相互作用，产生了许多奇特的物理现象。
地球像一块大磁铁，它有自己的磁场，称为地磁场。地磁场向宇宙伸展，形成了一个称为磁性层的区域。
磁性层向着太阳的一面，地磁场的磁力线闭合，宛如一个球型大盾，保护着地球，使其免受太阳风的轰击；同时，使太阳风的方向改变，使其绕过地球。
磁性层背着太阳的一面，磁力线被太阳风向外拉开，呈尾状伸展，并入行星际磁场的磁力线。
地磁场与偶极子相似，就像有一个长条型的磁铁位于地球的中心附近。在地磁场的南北极有南北两个歧点。在歧点上，太阳风的等离子体能穿过磁性层，进入极地上空的高层大气。此时，在高空大气中，就会出现许多奇特的自然现象。在非极区，这些现象很难看到，或根本看不到。
太阳辐射能是世上万物赖以生存的能量源泉，是驱动全球天气和气候的动力，也是控制高空大气层中发生的形形色色的地球物理现象的能源。
太阳辐射能主要由电磁辐射和粒子辐射两部分组成。前者直接射向地球，加热大气；后者在射向地球的途中受太阳风和地磁场的共同作用，加热外层大气。
南极和北极地区是地磁场近于垂直进出地面的区域，从而产生空间带电粒子极易进入的系列重要物理现象，因此，也具有很高的科研价值。