根據大氣的熱力性質在垂直方向上的差異，可將大氣分為五層：對流層、平流層、中間層、熱層和外層。各層的分佈和作用如下： （一）對流層：這是緊貼地面的一層，與人類關係最為密切。它的高度因緯度而異。在低緯度地區高17千米～18千米，在中緯度地區高10千米～12千米，在高緯度地區高僅8千米～9千米。 （1）氣溫隨高度的增加而遞減。這主要是因為對流層大氣的熱量絕大部分直接來自地面，因此離地面愈高的大氣，受熱愈少，氣溫愈低。平均每上升100米，氣溫降低0.6℃。 （2）空氣對流運動顯著。對流層上部冷下部熱，有利於空氣的對流運動。低緯度地區受熱多，對流旺盛，對流層所達高度就高；高緯度地區受熱少，對流層高度就低。 （3）天氣現象複雜多變。近地面的水汽和雜質透過對流運動向上空輸送，在上升過程中隨著氣溫的降低，容易成雲致雨。雲、雨、雪等天氣現象都發生在這一層。 （二）平流層：從對流層頂到50千米～55千米高度的範圍是平流層。 （1）平流層中的臭氧大量吸收太陽紫外線，使地球上的人類免受紫外線的傷害。 （2）水汽、雜質含量極少，雲、雨現象近於絕跡。大氣平穩，天氣晴朗，對高空飛行有利。 （三）中間層：從平流層頂到85千米高度的範圍是中間層。 （四）熱層：從中間層頂到500千米高度的範圍是熱層。該層中的大氣物質（主要是氧原子），吸收了所有波長小於0.175微米的太陽紫外線。 （五）外層：熱層頂以上的大氣統稱為外層。