大氣分層是高中自然地理部分的重點內容，天氣系統的很多知識都依賴於對它的理解與掌握。同時它也是很有趣的一個知識點，可以解釋生活中很多好玩的現象。
大氣層自下而上分為對流層，平流層，中間層，熱層和散逸層。文章將對此進行進一步介紹。
受到地球引力的影響，底部的大氣稠密，越往上會越稀薄。地表是大氣的直接熱源，所以在對流層中，位置越高溫度越低。川航的事情大家應該都聽說過，前擋風玻璃突然破碎，艙內溫度驟降到零下40度，全體人員保持鎮定，按照規則處理，最終化險為夷。飛機飛行高度大約就是平流層的底部，因為氣候條件相對穩定。這一層氣溫是比較低的。
前面的例子作為引入，接下來對大氣分層一層一層地分析。
對流層
最貼近地球表面的一層大氣。底部受到地面長波輻射溫度較高，上層氣溫偏低。由於上部冷下部熱，空氣時常會發生強對流，形成雨雪冰雹天氣。因此天氣現象主要發生在這一層。
對流層的厚度隨著緯度的升高而減小，赤道上對流層厚度達到17—18千米，中緯度在12千米左右，高緯度（地球兩極）在8—9㎞左右。至於為什麼是這樣，也不難解釋。赤道上陽光直射，地面溫度高，對流運動一定更加強烈，上升氣流穩定且強勁，對流層頂就相應增高了。同樣的道理，中緯度地區夏季的對流層也會比冬季要厚。
平流層
平流層顧名思義，層內空氣不發生對流，水平方向運動，氣候條件較為穩定。平流層上部是存在臭氧層的，臭氧層吸收太陽紫外線，使得地球生物接收到的紫外線大大削弱，同時也讓臭氧層的溫度高了一截，接近0度。
這裡順便提一下關於臭氧層破壞的問題。工業上用的一些有機物和我們日常生活排放的溫室氣體散發到大氣中會破壞臭氧層，太陽紫外線會更多到達地表，加重了紫外線對地表生物的傷害。適度的紫外線有殺菌作用，但過度的紫外線照射可能會帶來新的疾病，如皮膚病和細胞癌變。
中間層
中間層臭氧含量很低，能夠被吸收的太陽短波輻射也被熱層吸收掉，因此溫度與對流層內走勢相同，上冷下熱，層內對流運動強烈。
熱層
熱層又叫熱成層，增溫層，指大氣層距地面85—800千米的一層，內部溫度隨著高度增加而上升。這一層內的空氣受到太陽短波輻射強烈，部分大氣處於電離狀態，在兩極地區由於磁場吸引，電離的分子與其他大氣分子發生反應，形成極光（上圖）。
這裡的溫度高達1000℃，但是由於氣體分子特別稀薄，所以不會像地球上的巖漿一樣滾燙。太空飛行器在墜回到地表之前外皮會猛烈燃燒，也與這一層大氣的高溫和高電離度有關。
散逸層
這裡的空氣變得更加稀薄，很多氣體分子脫離地球引力，飛到宇宙空間。
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