在我們的地球周圍包裹著一層厚厚的大氣層，地球大氣層的厚度可以達到2000至3000千米左右。當然地球並不是唯一擁有大氣層的行星，太陽系中的類地行星，如金星和火星都擁有大氣層。雖然金星、地球和火星都擁有大氣層，但是大氣壓差異極大，金星大氣壓差不多是地球大氣壓的92倍，而火星大氣壓則不足地球大氣壓的1%，地球適當的體積和質量，形成了適宜的大氣層。

“熱力環流”中的空氣運動

根據地球大氣層的溫度及其他物理性狀的變化，我們可以劃分成若干層，最簡單的劃分是三層，從地面到高空分別是對流層、平流層和高層大氣。我們人類就生活在對流層底部，對流層集中了幾乎整個大氣質量的75%，以及幾乎全部的水汽和塵埃，我們所能見到的雨雪等天氣現象幾乎都發生在對流層中。地球的大氣層並不是一潭死水靜止不動的，而是處在不停的運動之中，“熱力環流”是大氣運動的最簡單形式。

全球年太陽輻射總量分佈圖

熱力環流是指由於地表冷熱不均而形成的空氣環流，在一個完整的熱力環流中，包括空氣的上升運動、空氣的下沉運動、高空空氣的水平運動和近地面空氣的水平運動等四類運動形式。我們發現，在熱力環流中總是高空空氣比近地面空氣先開始水平運動，這是為什麼呢？為了探究這個問題，我們需要從熱力環流是怎麼產生的開始講起。

熱力環流示意圖一

我們可以假設一個地表狀況完全均一的陸地表面，這個區域中近地面各處的氣溫完全相同，那麼此時區域內各個高度的氣壓都是相同的，空氣處於相對靜止的狀態，我們可以理解為空氣沒有運動。我們在區域內近地面設定A和B兩個地點，那麼此時A、B兩地的氣壓相同，也就是壓在A、B兩地上方的空氣柱質量相同，同時從A、B兩地往高空，各個海拔高度兩地的氣壓也是相同的，我們取高空的某一位置，設定A1和B1，此時A1、B1兩地的氣壓也是相同的。

熱力環流示意圖二

接下來，我們假設A地受熱，而B地受冷，那麼A地上方的空氣就會由於受熱膨脹，而作上升運動；B地上方的空氣就會由於受冷冷卻，而作下沉運動。此時我們再來比較A、B兩地的近地面氣壓，壓在它們上方的空氣柱質量，並不會因為上升或下沉運動而變化，也就是說A、B兩地的氣壓是相同的，所以近地面不會產生空氣水平運動。而A、B兩地高空，很明顯A1處由於下方空氣上升，在其上方的空氣柱質量會增加，氣壓會增大，B1處由於上方空氣下沉，在其上方的空氣柱質量會減少，氣壓會減小。

熱力環流示意圖三

這樣一來，高空A1氣壓會大於B1氣壓，從而使得空氣從A1流向B1，而一旦空氣從A地上空流出，而流入到B地上空，那麼在近地面B處氣壓就會大於A處氣壓，從而促使近地面空氣從B地流向A地。至此，就形成了熱力環流，空氣迴圈運動，首尾就難以尋找了。“熱力環流”現象在日常生活中十分常見，比如海陸風、山谷風和城市風，都是由於地表冷熱不均而形成的熱力環流。

熱力環流示意圖四