外层空间
外层空间，亦称外太空、宇宙空间，简称空间、外空或太空（outer space），指的是地球大气层及其他天体之外的虚空区域。或者说，是空气空间以外的整个空间。国际法承认一国对其领土上面一定高度的空间为其领空，国家对其拥有完全的、排他的主权。因此，一国的领空一般也指其领土上面的空气空间，在领空以外的是外层空间。由于自然科学的发展，外层空间法已经成为国际法的一个组成部分。
与真空有所不同的是，外太空含有密度很低的物质，以等离子态的氢为主。其中还有电磁辐射、磁场等。理论上，外层空间可能还包含暗物质和暗能量。
外太空与地球大气层并没有明确的界线，因为大气随着海拔增加而逐渐变薄。假设大气层温度固定，大气压会由海平面的大约1013毫巴，随着高度增加而呈指数化减少至零为止。
国际航空联合会定义在100公里的高度为卡门线，为现行大气层和太空的界线定义。美国认定到达海拔80公里的人为太空人，在太空船重返地球的过程中，120公里是空气阻力开始发生作用的界线。
概述
物理学家将大气分为5层：对流层（海平面至10千米）、平流层(10～40千米)、中间层(40～80千米)、热成层(电离层，80～370千米)和外大气层(电离层，370千米以上)。地球上空的大气约有3／4在对流层内，97％在平流层以下，平流层的外缘是航空器依靠空气支持而飞行的最高限度。某些高空火箭可进入中间层。人造卫星的最低轨道在热成层内，其空气密度为地球表面的1％。在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。从严格的科学观点来说，空气空间和外层空间没有明确的界限，而是逐渐融合的。联合国和平利用外层空间委员会科学和技术小组委员会指出，目前还不可能提出确切和持久的科学标准来划分外层空间和空气空间的界限。近年来，趋向于以人造卫星离地面的最低高度(100～110)千米为外层空间的最低界限。
在国际法上，尽管有些学者曾经提出过领空无限的主张，但由于地球的自转和公转，以及整个太阳系的运动，认为国家主权无限制地延伸到宇宙中去是没有实际意义的。对外空的探测和利用以及数以千计的人造卫星不断地在围绕地球的轨道上运行的事实，表明外层空间依其性质是难以成为国家主权控制的对象的。1963年联合国大会通过的《各国在探索与利用外层空间活动的法律原则的宣言》，确定了外层空间供一切国家自由探测和使用，以及不得由任何国家据为己有这两条原则。
联合国和平利用外层空间委员会(简称“外空委员会”)作为永久性机构，于1959年成立。外空委员会设立了法律和科技两个小组委员会，分别审议和研究有关的法律和科技问题。除上述1963年联大通过的宣言外，外空委员会先后草拟了5项有关外空的国际条约，即《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内外层空间活动的原则条约》（1966，简称《外层空间条约》）、《营救宇宙航行员、送回宇宙航行员和归还射入外层空间的物体的协定》(1967)、《空间物体所造成损害的国际责任公约》(1971)、《关于登记射入外层空间物体的公约》(1974)和《关于各国在月球和其它天体上活动的协定》(1979），中国于1983年12月加入了《外层空间条约》。
环境
环境:太空的空气稀薄，几乎真空，而且能清晰看见地面上所看不见的星星，因此，美国太空总署放置了哈伯望远镜用以观察宇宙。
太空相对于轨道
若要执行一个轨道，太空船必须飞得比在次轨道飞行器更快。太空航具必须要有足够的水平速度才能进入轨道，也就是重力加诸于太空航具的加速度必须小于或等于由水平运动产生的向心加速度（参见圆周运动）。因此进入轨道的太空航具不只是进入太空，还必须要有足够的轨道速度（角速度）。对低地球轨道，这大约是7,900米/秒（28,440公里/小时）；相对之下，最快的飞机（不包括再入的太空航具）是美国空军的X-15在1967年创造的，它的速度只有2,200米/秒（7,920公里/小时）。
康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基最早意识到，无论使用何种化学燃料，多级火箭都是必不可少的。能够在地球的重力场中获得自由，并且进入行星际空间的逃逸速度大约是28,800公里/小时（8公里/秒），进入低地球轨道的速度所需要的能量（32 MJ/kg）大约攀爬到相同高度所需要能量（10 kJ/(km·kg)）的20倍。
次轨道飞行和轨道飞行有着主要的不同，环绕地球的稳定轨道（也就是不受大气阻力的影响），最低的高度是海拔350公里（220英里），一般常见的误解是单纯的认为轨道只要在这个高度就是达到太空的边界。理论上说，在任何的高度都可以获得需要的轨道速度，只是大气拖曳排除了高度太低的轨道。只要有足够的速度，飞机也可以进入轨道，但是在目前，这个速度数倍于目前的技术可以达到的合理速度。
另一个常见的误解是轨道上的人在地球的引力之外，因为他们是“漂浮着”。他们会漂浮是因为他们是自由落体：他们伴随着太空船一起加速落向地球，但同时他们也以够快的速度离去直线的路径，让他们在地球的表面上保持恒定的距离。地球的引力远远超过范艾伦带，并且使月球保持在距离地球平均384,403公里（238,857英里）的轨道上。
分类
太空不是完美的真空：不同的区域由不同的大气圈和“风”所定义，并且主导着那些区域，并且风会向外扩展超越原本定义的区域。地球空间从地球的大气层向外扩展到地球的磁层，使它与太阳风的行星际空间有所区隔。行星际空间延伸到了太阳圈，这是太阳风和星际介质的风交会的地方。星际空间继续延伸到银河系的边缘，然后逐渐隐没至星系间的空洞。
地球空间
地球空间是邻近地球的外太空区域。地球空间地方包括大气层上层的区域，像是电离层和磁层，范艾伦辐射带也在地球空间内。在地球的大气层和月球之间的地区有时也称为“地月空间”。
虽然它满足外太空的定义，但在卡门线之上数百公里空间内的大气密度依然可以对卫星造成足够的阻力。许多人造卫星都在这个称为低地球轨道的区域内运作，并且每隔几天就需要启动它们的引擎来维持轨道。此处的阻力虽然很低，但在理论上仍足以超越太阳帆所受到的辐射压力，而这是行星际旅行所建议的一种推进系统。
充塞在地球空间内的带电粒子密度非常低，他们的运动受到地球磁场的控制。这些由电浆形成的物质会受到太阳风暴的扰动，在太阳风的驱动下形成流向地球上层大气层的电流。
当磁暴发生在地球空间的两个地区，辐射带和电离层，会造成强烈的扰动。这些风暴造成的高能电子流量增加，能够对卫星上的电路造成永久性的损害。扰乱电信和GPS技术，并且即使在低地球轨道的太空人也会受到危害。它们也会在地球的磁极附近创造出极光。
地球空间还包含许多之前发射的载人或不载人太空船遗留下的残骸，会对后续的太空船造成潜在的危害。有些碎片在经过一段时间后会重返地球的大气层内。
缺乏空气的地球空间（和月球表面）是天文学家观察所有电磁频谱的理想场所，由哈伯太空望远镜传送回来的精彩图片可见一斑，允许来自137亿年前的光－几乎就是大爆炸的时期－被观测到。
地球空间的上层边界是磁层和太阳风交界的介面，内侧的边界是电离层。或者说，地球空间是地球大气层上层和地球磁场抵达的最外侧之间的外太空。
行星际空间
行星际空间是太阳系内围绕着太阳和行星的空间，这个区域由行星际介质主导，向外一直延伸到太阳圈，在那儿银河系的环境开始影响到伴随着太阳磁场的粒子流量，并且超越太阳磁场成为主导。行星际空间由太阳风来定义，来自太阳连绵不绝的带电粒子创造了稀薄的大气圈（称为太阳圈），深入太空中数十亿英里。风中的质点密度为5-10 质子/cm3，并且以 350-400km/s的速度在移动。太阳圈的距离和强度与太阳风活动的程度息息相关。自1995年起发现系外行星的意义为其它的恒星也有能力拥有自己的行星际介质。
行星际空间的体积内几乎是纯粹的真空，在地球轨道附近的平均自由半径大约是1天文单位。但是，这个空间并非完全的真空，到处都充满着稀疏的宇宙线，包括电离的原子核和各种的次原子粒子。这儿也有气体、电浆和尘粒、小流星体和到目前为止已经被微波光谱仪发现的数十种不同有机分子。
行星际空间包含太阳生成的磁场，也有行星生成的磁场，像是木星、土星和地球自身的磁场。它们的形状都受到太阳风的影响，而类似泪滴的形状，有着长长的磁尾伸展在行星的后方。这些磁场可以捕获来自太阳风和其它来源的粒子，创造出如同范艾伦带的磁性粒子带。没有磁场的行星，像是火星和水星，但是金星除外，它们的大气层都逐渐受到太阳风的侵蚀。
恒星际空间
星际空间是在星系内未被恒星或它们的行星系占据的空间。星际介质－依照定义－存在于星际空间。
星系际空间
星系际空间是有物质的空间和星系之间的空间，星系际空间非常接近完全的真空，但通常仍会有自由的尘埃和碎片。在星系团之间，称为空洞的空间，则几乎是完全的真空。有些理论认为每立方米一颗氢原子的密度相当于宇宙的平均密度。但是，宇宙的密度很显然是不均匀的；他的密度从在星系内非常高（包括在星系内有着高密度的结构，像是行星、恒星、和黑洞等）到在广大的空洞内非常低，远低于宇宙平均值的密度。
围绕和延伸在星系之间，有着稀薄的电浆，它们被认为具有宇宙纤维状结构，这是比宇宙的平均密度略为密集的区域。这些物质被称为星系际介质（IGM），并且通常是被电离的氢；也就是包还等量的电子和质子的电浆。IGM的密度被认为是宇宙平均密度的10至100倍（每立方公尺拥有10至100颗氢原子）。在富星系团内的密度高达平均密度的1000倍。
星系际介质被认为主要是电离气体的原因是以地球的标准来看，它的温度被认为是相当高的（虽然有些地区以天文物理的标准来看只是温暖）。当气体由空洞进入星系际介质，它被加热至105K到 107K，这是足够让氢原子在碰撞时被撞出的电子成为自由电子，像这种温度的星系际介质被称为温热星系际介质（WHIM）。电脑的模拟显示，在宇宙中约有一半的原子物质可能存在于这种温热、稀薄的状态。当气体从温热星系际介质的纤维状结构进入星系团的宇宙斯状结构的界面时，它的温度会升得更高，温度可以达到108K或更高。
