气象科学上根据大气在不同高度上的物理性质和化学组成，一般把大气层分为五层，对流层、平流层、中层、暖层和逸散层。
①对流层
从地表到8至15公里高度范围内称为对流层。对流层的厚度随地区和季节不同而有所不同，在赤道附近约为15公里，在高纬度和中纬度地区为8～12公里，对一定地区而言暖季大于冷季。对流层集中了整个大气3/4的质量。
对流层的气温随高度增加而降低，高度每增加100米，气温下降0.65℃，低纬度地区对流层顶的气温约-83℃，高纬度地区对流层顶的气温约-53℃。由于近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高与高空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气的强烈对流运动，云、降水等天气现象都在这一层里发生。对流层是对人类生产、生活影响最大的一个层次，大气污染现象也主要发生在这一层里，特别在靠近地面的1～2公里范围内。
②平流层
从对流层顶至55公里高度范围内称为平流层。对地球生命至关重要的臭氧层就包括在平流层内，臭氧量从对流层顶开始增加，至22～25公里处达到极大值，然后减少，到平流层顶就微乎其微了。
平流层的温度先是随高度增加不改变，或变化很小，到30～35公里高度均保持在-55℃左右，再向上温度则随高度而增加，到平流层顶温度升至-3℃以上。平流层温度的升高主要是由于臭氧层的臭氧吸收来自太阳的紫外线，同时以热的形式释放出大量的能量。由于平流层内垂直对流运动很小，多为平流运动，没有对流层中那种云、雨等天气现象，尘埃也很少，大气透明度好，因此是现代超音速飞机飞行的理想场所。
③中层
平流层顶至85公里范围内称为中层，也称中间层。由于中层内没有臭氧这一类可直接吸收太阳辐射能量的组分，因此温度随高度增加而迅速降低，中间层顶部温度可低于-83℃,这种温度下高上低的特点，使得中层的空气再次出现强烈的垂直对流运动；
④暖层
中层顶至800公里范围内称为暖层，也称电离层。这一层空气密度很小，气体在宇宙射线作用下处于电离状态。由于电离后的氧能强烈地吸收太阳的短波辐射，使空气迅速升温，气温分布是随高度增加而增加，其顶部可达480℃至1230℃。电离层能将电磁波反射回地球，对全球的无线电通讯具有重大意义。
⑤逸散层
暖层顶以上的大气统称为逸散层，也称外层。该层大气极为稀薄，气温高，分子运动速度快，有的高速运动的粒子能克服地球引力的作用而逃逸到太空中去，所以称为逸散层。
大气层
大气层又叫大气圈，地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要有氮气，占78．1％；氧气占20．9％；氢气占0．93％；还有少量的二氧化碳、氦气、氖气、氪气、氙气和水蒸气。大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，再上面就是星际空间了。
对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大，云、雾、雨等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低，大约每升高1000米，温度下降5～6℃。动、植物的生存，人类的绝大部分活动，也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显，故称对流层。对流层以上是平流层，大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定，大气是平稳流动的，故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在－55℃左右。平流层以上是中间层，大约距地球表面50至85千米，这里的空气已经很稀薄，突出的特征是气温防高度增加而迅速降低，空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层，大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。
除此之外，还有两个特殊的层，即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米，实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的，使氧分子变成了臭氧。电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体，被太阳光的紫外线照射，电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大，我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点，来实现电磁波的远距离通讯。
在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气，有人认为，大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算，大气质量约6000万亿吨，差不多占地球总质量的百万分之一，其中包括：氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外还有水汽和尘埃等。
根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。
接近地球表面的一层大气层，空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动，叫做“对流层”。它的厚度不一， 其厚度在地球两极上空为8公里，在赤道上空为17公里，是大气中最稠密的一层。大气中的水气几乎都集中于此，是展示风云变幻的“大舞台”：刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。
对流层上面，直到高于海平面50公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层”，又称“同温层”。这里基本上没有水气，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行。在20～30公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳高能粒子的袭击。
平流层以上，到离地球表面85公里，叫做“中间层”，又称“散逸层”。中间层以上，到离地球表面500公里，叫做“热层”。在这两层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等。人类还借助于热层，实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们相互沟通信息，因为热层的大气因受太阳辐射，温度较高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波。
热层顶以上是外大气层，延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高，可达数千度；大气已极其稀薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。
气象科学上根据大气在不同高度上的物理性质和化学组成，一般把大气层分为五层，对流层、平流层、中层、暖层和逸散层.
