在地球引力的作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成數千公裏的大氣層。氣體密度隨著離地面高度的增加越來越稀薄。探空火箭仍然在3000公裏的高空發現了稀薄的大氣層。有人認為大氣層的上邊界可能延伸到地面以上約6400公裏。據科學家估計,大氣質量約為600萬億噸,幾乎占地球總質量的百萬分之壹,包括:氮氣78%,氧氣21%,氬氣0.93%,二氧化碳0.03%,氖氣0.0018%,此外還有水蒸氣和塵埃。
根據每層大氣的不同特征(如溫度、成分和電離度等。),從地面分為對流層、平流層、中間層、熱層(電離層)和外層大氣。
接近地球表面的壹層大氣,空氣的運動是以上升氣流和下降氣流為主的對流運動,稱為“對流層”。其厚度不壹,地球兩極以上8km,赤道以上17km的厚度,是大氣中密度最大的壹層。大氣中幾乎所有的水汽都集中在這裏,這是壹個展示變化情況的“大舞臺”:風、雨、降雪等天氣現象都發生在對流層。
對流層以上,壹直到海拔50公裏的層,氣流以水平運動為主,對流現象減弱。這種大氣被稱為平流層,也稱為平流層。這裏基本沒有濕氣,晴朗無雲,天氣變化不大,適合飛機航行。在20 ~ 30公裏的高空,氧分子在紫外線的作用下形成臭氧層,作為屏障保護地球上的生物免受來自太陽的高能粒子的攻擊。
平流層以上,距地球表面85公裏,稱為“中間層”,也稱“逃逸層”。中間層之上,距離地球表面500公裏,被稱為“熱層”。在這兩層樓裏,經常會出現很多有趣的天文現象,比如極光、流星等。人類還利用熱層實現短波無線電通信,使遠離海洋的人們可以相互通信,因為熱層中的大氣受到太陽輻射的加熱,大量氣體分子或原子被電離,復合的機會很小,形成電離層,可以導電,反射短波無線電。
熱層頂部上方是外層大氣,從地球表面延伸到1000公裏。這裏的溫度很高,達到幾千度;大氣層極其稀薄,密度是海平面的十億分之壹。