大氣圈的垂直分層和各層的特點：
分層
高度分布
主要特點
原 因
高層
大氣
平流層頂到2000～3000千米
大氣密度極小
距離地面遠，受到引力小
不同高度氣溫變化不同
物質組成不同
存在若干電離層，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用
太陽紫外線和宇宙射線作用。
平流
層
對流層頂到50～55km
溫度隨高度的升高而上升（起初氣溫變化小，30千米以上氣溫迅速上升）
臭氧吸收紫外線；
大氣以水平運動為主；
上熱下冷；
大氣平穩，天氣晴朗，有利高空飛行
水汽雜質少、水平運動。
對流
層
低緯17～18km
①氣溫隨高度增加而遞減，每上升100米降低0．6℃；②對流動動顯著；
③溫度、溼度沿水平方向分布不均：在寒帶大陸上的大氣，因缺乏水源和受熱少，大氣幹而冷，在熱帶海洋上的大氣，因水汽充足受熱多，大氣暖而溼。天氣現象複雜多變。與人類活動的關係密切
熱量絕大部分來自地面，上冷下熱，差異大水汽雜質多、對流運動顯著。
中緯10～12 km
高緯8～9km
【能力提升】結合大氣主要成分的熱力作用分析各層大氣的特點及其與人類活動的關係
觀察大氣分層示意圖（全部、局部），分析不同高度（大氣層的、對流層、近地面的）的氣溫垂直變化的一般規律及原因、影響。
人類生活在對流層底部，對流層與人類關係最密切。
對流層近地面的空氣因暖而輕會膨脹上升，周圍冷而重的空氣便下降來補充，上下層空氣互相混合，熱量也就隨之得到交換。空氣有規則的升降運動，稱為對流。對流運動愈強，向上輸送的熱量就愈多，達到的高度也就愈高，甚至能使熱量傳遞到對流層頂。
對流層高度隨緯度、季節變化，在地球上，由於太陽能量在各緯度分布不均，溫度存在差異，低緯地區受熱多，溫度高，上冷下暖差異特別大，對流運動特別顯著，對流運動所達高度就最高，對流層的高度就最大，高緯地區相反。同樣道理，同一地區由於季節的不同，溫度狀況也存在差異——夏高冬低，因此對流運動的程度也不相同，因而對流層的高度也有差異，其高度在中緯度地區冬夏差異明顯。
空氣上升和下沉運動導致的氣流的溫度變化和天氣現象不同，下沉氣流溫度升高、水汽不易凝結，形成晴朗天氣；上升氣流氣溫降低，易形成陰雨天氣。
氣溫的垂直變化影響大氣的運動狀況，對流層與平流層的氣溫的垂直變化不同，大氣的運動狀況亦不同，對流層大氣運動的特點是以上升和下沉的對流運動為主，平流層的氣溫隨高度的升高而升高，空氣以水平運動為主。
平流層是人類生存的天然屏障，利於高空飛行。
臭氧主要分布在平流層，臭氧吸收紫外線，因此平流層隨高度的增加而溫度上升，即上熱下冷，大氣平穩，以水平運動為主，天氣晴朗，有利高空飛行；同時因臭氧大量吸收太陽紫外線，使生物免遭傷害，少量紫外線有殺菌作用，對地球上的生物起著保護作用。
高層大氣中的電離層，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用。
電離層位於高層大氣(海拔大約85-500千米處)，當太陽黑子和耀斑增多時，其發射的電磁波進入地球大氣層，會擾亂電離層，使地球上無線電短波通訊受到影響。
【拓展視野】主要氣象要素
氣象要素是表明大氣物理狀態、物理現象的各項要素。主要有氣溫、氣壓、風、溼度、雲、降水以及其它各種天氣現象。
由於大氣處於地球周圍的一個開放空間，在運用物理學的原理分析問題時要考慮這一條件，如密封容器裡的空氣受到加熱而增溫時，氣體分子的運動速度變大，對容器壁的衝擊變大，氣壓會變大，而近地面大氣受熱會因膨脹上升而導致空氣密度減小，氣壓變低。
氣壓：即大氣的壓強，它是在任何表面的單位面積上，空氣分子運動所產生的壓力，因此在同一地點，氣壓隨高度的增加而減小。氣壓的大小不僅同高度有關，還與溫度、密度等有關，國際單位制通用單位為帕，常用單位有毫巴(mb）氣象學中常用單位是百帕（hPa）， 一個標準大氣壓是1013百帕，約760毫米水銀柱高度（mm·Hg）。我們平常說「水的沸點是100℃」，那是指在一個大氣壓下（標準大氣壓）水沸騰時的溫度。水的沸點是隨大氣壓強的變化而變化的，氣壓增大了，沸點就升高。因為水面上的大氣壓力，總是要阻止水分子蒸發出來，所以氣壓升高的時候，水要化成水蒸氣必須有更高的溫度。一般在海拔不高的地面上，大氣壓強基本上是一個大氣壓。低於海平面的地方（如很深的礦井），氣壓高於一個大氣壓，在那裡燒水，水的沸點要升高，據測定，深度增加一公裡，水的沸點就提高3度。相反，氣壓減小，沸點也就降低。如海拔越高的地方，空氣越稀薄，氣壓也越低，這個地方水的沸點就降低了。在世界之巔的珠穆朗瑪峰上燒水，只要燒到73.5℃，水就被燒「開」了。這樣的「開水」，不能把飯菜煮熟，也不能殺死某些細菌。因此，地質工作者和登山隊員在高山上工作時，都要使用高壓炊具——高壓鍋。它是利用高壓下沸點升高的原理製成的。密封的鍋蓋使鍋內的蒸氣無法逸出，因此氣壓增大，沸點提高，飯菜就熟得快了。家用高壓鍋在正常使用的情況下，鍋內氣壓是1.3個大氣壓，溫度一般在125℃左右。當鍋內的氣壓過高時，鍋上的安全閥就自動打開，放掉一部分蒸氣，使氣壓降低。
氣壓的垂直變化規律：一般隨高度增高按指數律遞減。表示方法有垂直變化曲線圖，等壓面圖（等壓面是空間氣壓值相等的各點所組成的面）等。但值得注意的是大氣壓隨高度的變化是不均勻的：在海平面至3千米高度之間，每升高1千米，大氣壓值約減小110百帕（每升高12米，大氣壓約降低133帕（1mm水銀柱），3千米以上，每升高1千米，大氣壓值減小量逐漸變小。
氣壓的水平分布，通常用海平面等壓線圖（判讀方法、判斷近地面或高空）及沿某水平方向的氣壓變化曲線圖表示。近地面的氣壓存在緯度變化規律及海陸間的季節變化規律，聯繫氣壓帶的分布規律可以沿某經線繪製氣壓的緯度變化曲線（如沿東經20°）；聯繫海陸間氣壓海陸間的季節變化規律，可以沿緯線（如沿60°N或30°N）繪製冬夏不同季節季節的氣壓變化曲線等。
等壓面圖與等壓線圖區別與聯繫（如圖）。
通常所說的高氣壓、低氣壓是指同一水平高度上氣壓高低狀況。比較氣壓的高低要在同一水平高度上進行比較，垂直方向氣壓下面高於上面。氣壓變化曲線圖有水平方向的和垂直方向的。
氣溫：即大氣的溫度，表示大氣冷熱程度的量。通常以攝氏溫度(t℃）表示。地面大氣溫度一般指地面以上1.25～2米之間的大氣溫度。測量氣溫的儀器有溫度表和溫度計。表示、分析方法借鑑氣壓部分。
大氣溼度：表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣溼度。大氣溼度狀況與雲、霧、降水等關係密切。
降水：指從雲中降落的液態水和固態水，如雨、雪、冰雹等。降水觀測包括降水量和降水強度，前者指降到地面尚未蒸發、滲透或流失的降水物在地平面上所積聚的水層深度，以毫米（ mm）為單位；後者指單位時間內的降水量，測量降水的儀器有雨量器和雨量計等。中國氣象部門規定：24小時內雨量不到10毫米的雨為小雨；10.0～24.9毫米為中雨；25.0～49.9毫米為大雨；達50毫米或50毫米以上為暴雨。
在高緯度地區冬季降雪多，還需測量雪深和雪壓。雪深是從積雪表面到地面的垂直深度，以釐米（ cm）為單位。當雪深超過 5cm 時，則需觀測雪壓。雪壓是單位面積上的積雪重量，以 g/cm2 為單位。
降水量是表示某地氣候乾濕狀態的重要要素，雪深和雪壓還反映當地的寒冷程度。
風：空氣相對於地面的水平運動稱為風，它是一個矢量，用風向和風速表示。
風向是指風的來向，最多風向是指在規定時間段內出現頻數最多的風向。
風速是指單位時間內空氣在水平方向運動的距離，單位用m/s或km/h表示。通常人們認為的風速是某一時刻的 風速最大值，這與氣象觀測中最大風速的含義又有不同。最大風速是指某個時段內出現的最大10 min 平均風速值。極大風速值才是某個時段內的最大瞬時風速。
雲量：雲是懸浮在大氣中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可見聚合群體，底部不接觸地面（如接觸地面則為霧），且具有一定的厚度。雲量是指雲遮蔽天空視野的成數。將地平以上全部天空劃分為10份，為雲所遮蔽的份數即為雲量①。例如，碧空無雲，雲量為0，天空一半為雲所覆蓋，則雲量為5。
蒸發：液體表面的氣化現象。氣象上指水由液態變成氣態的過程。在一定時段內，水由液態變成氣態的量稱為蒸發量，常用蒸發掉的水層深度表示，以毫米為單位。一般情況下，溫度越高、空氣溼度越小、風速越大或氣壓越低，蒸發越強。
日照：表示太陽照射時間的量。以小時為單位。可照時數是一天內可能的太陽光照時數。也即一天內太陽中心從東方地平線升起，直到進入西方地平線之下的全部時間（即晝長），其完全由該地的緯度和日期決定。實照時數（即日照時數）是太陽直射光線不受地物障礙及雲、霧、煙、塵遮蔽時實際照射地面的時數（由緯度、日期、天氣、地形等所決定）。
能見度：能見度，是反映大氣透明度的一個指標，大氣能見度和當時的天氣情況密切相關。當出現降雨、霧、霾、沙塵暴等天氣過程時，大氣透明度較低，因此能見度較差。
氣象要素與人們的生產、生活息息相關，對整個人類活動產生著巨大的影響。各種氣象要素的多年觀測記錄按不同方式進行統計所得的結果，是分析和描述氣候特徵及其變化規律的基本資料。