7.2 大气层的层间划分和区域划分
7.2.1 大气的垂直分层
大气层受重力吸引，最大密度紧靠地球表面，随高度增加，逐渐变得稀薄，最后与行星际气体没有什么区别。因此大气层没有明确的上限（顶）。如果从地球表面向上推移，可以划分出性质不同，物理现象和化学现象有很大差异的几个区域。我们要想了解大气，首先需要引用一种分区法，以有助于我们分别研究这些不同区域中发生的种种现象。
如图7-1所示，图中有一条温度随高度变化的典型曲线（高度坐标用的是对数标尺，所以上部各区域实际上比图的下部各区域要厚得多），按这条曲线的转折情况，可以将大气层由下而上地分为以下各层次：对流层、平流层、中间层、热层和外逸层即外大气层。温度曲线止于热层而不再向上伸展，这是因为高层空气非常稀薄，热力学温度的含义在此已显得非常不确切的缘故。
从地面到达约80km的高度（即中间层顶）处的这一层又称作为均质层，由此向上到外逸层这一段又称作非均质层。非均质层的特点是：①外来物质在这一层中不易分散均一；②在此常发生强的光化学反应，从而产生许多带电粒子；③密度低，氮气和氧气之比例不等于4∶1。
在中间层和热层之间还存在着一个电离层，是在1901年由马可尼作无线电通讯时发现的。电离层又被分为几个小层，其中电子浓度自下往上递增。
对流层是主要天气现象发生及污染物活动的区域，在地面以上10m处为近地层，在此，大气与地表面间因地球自转而产生较大的摩擦力；自地面往上1km间称为边界层，在此，表现出有较大的大气内摩擦力；在距地面1km至10km（对流层顶）间，被称为自由大气层，这一范围内的大气可视作为理想气体。
7.2.1.2 层间大气的物理性质变化
1）温度
层间温度变化的情况已如图7-1所示。在对流层中，温度随高度通常以每千米5～7℃比率降低，它又是随季节和纬度而变化的。在对流层顶，温度发生突变。对流层顶的高度也随时间和地点而有所不同，在赤道和在两极，其高度分别为16km和8km，而同一地点日变化可能有1km上下。在中纬度，对流层顶的温度为-50℃左右。
往上一个区域是平流层，温度随高度递升，在50km高度，温度最高值达零度左右。过了平流层顶，温度重又下降，这个区域即为中间层。到中间层顶时，温度降到最低值-100℃左右。转折至热层以后，整个热层区域的温度稳定上升，在500km高度上，温度在400～2000℃之间，且随昼夜交替、太阳活动情况及纬度而变。日变化达到500～800℃。
大气层中温度的这种独特分布，从物理学的角度看，是与辐射吸收有关的，产生在高层大气中的电离和分解反应，造成了像热层这样的高温。平流层顶出现的温度最高值，与该处臭氧的存在有关。地面上所出现的较高温度值（平均288K），主要是由于地面大量吸收到达这里的剩余太阳辐射所致。
2）气压和质量
在图7-1的右边是气压标尺，某一高度上每单位面积的气压由在它上面的空气柱所受重力决定。即
式中ρ——密度；
g——重力加速度；
h——高度。
就是正比于h高度以上气体的全部质量。
全球大气和对流层大气的质量分别为5.2×1015和4.0×1015吨，所以对流层大气质量是总质量的77％左右。通过计算可以知道：大气质量的90％是包含在距地面约20km高度之内，质量的99.9％是在约50km之内，在100km高度以上，大气质量只有地面的百万分之一。