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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、臭氧层、中间层、热层和散逸层，再上面就是星际空间了。大气层是气象学专业术语，是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体，是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地，大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。
对流层
对流层位于大气的最低层，从地球表面开始向高空伸展，直至对流层顶，即平流层的起点为止。平均厚度约为12公里，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，集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。它的高度因纬度而不同，在低纬度地区平均高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，高纬度地区平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。
平流层
距地表约10～50公里处的大气层。位于对流层之上，散逸层之下。平流层亦称同温层，是地球大气层里上热下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于底部。
中间层
中间层又称中层。自平流层顶到85公里之间的大气层。
电离层
定义电离层是地球大气的一个电离区域。60公里以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。大约距地球表面10~80公里。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。
外层
外层（Exosphere），又名散逸层，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。