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对流层：大气层的最底层，同地球上的生物关系密切。对流层只有8～17千米厚，但却集中了90%以上的水汽。该层空气上下对流强烈，因此会形成风、雨、雷、电、霜、冰雹等大气现象。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℃。
平流层：对流层以上是平流层，大约距地球表面20～50千米。这里空气稀薄，大气平稳流动，是高速喷气客机飞行的理想场所。平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在零下55℃左右。这里也是臭氧最多的地方。
中间层：平流层以上是中间层，大约距地球表面50～85千米。这里的空气已经很稀薄，突出的特征是气温随高度增加而迅速降低，空气的垂直对流强烈。中间层和它以上的空气分子，在太阳紫外线的辐射下会变成带电离子，形成电离层。它能反射地球上发出的无线电波。
暖层：中间层以上是暖层，大约距地球表面100～800千米。太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度非常高，故称暖层。极光产生于该层。
散逸层：暖层以上的大气叫散逸层。这里的大气特别稀薄，是地球大气向星际空间过渡的层次。人造卫星就位于这一层。