大气是地球周围的空气层，根据地心引力的作用，大气在垂直方向上的分布是不均匀的。根据质量计算，50％的大气集中在地面以下5km的高度范围内，75％集中在10km以下，90％集中在30km以下，剩余的10％分布在30-1000km的高空中。超过1000km，大气变得非常稀薄，地心引力微弱，大气质点容易逃离地球引力进入宇宙空间。
根据大气温度随垂直高度变化的特征，大气层被分为对流层、平流层、中间层、热成层和逸散层。具体分层结构如图6．4．1所示。
对流层是最靠近地面的大气层，厚度约为12km。这一层存在着强烈的垂直对流作用，因此得名。对流层中含有较多的水汽和尘埃。雨、雪、云、雾、雷电等主要的天气现象和过程都发生在这一层。对人类来说，对流层的影响最大，大气污染通常指的是这一层地面上2km的范围。对流层内，随着高度的增加，大气温度平均下降约6．5℃／km。
平流层是从对流层顶部到约52km高度范围的大气层，也被称为同温层。在平流层的下部，存在一个明显的温度稳定区，然后随着高度的增加，温度上升。这种温度结构的原因是地表辐射影响减少以及氧和臭氧对太阳辐射的吸收加热。这种温度结构抑制了大气的垂直对流运动，主要表现为水平方向的运动。
中间层是从平流层顶部到约86km高度范围的大气层。在这一层中，随着高度的增加，温度下降。到达中间层的顶部时，气温达到极低值，约为180K。
热成层是从中间层顶部到约800km处的大气层，其温度随高度的增加而上升。白天最高温度可达1250-1750K。由于太阳和其他星球的辐射，该层中的大部分空气分子发生电离，形成原子、离子和自由电子，因此也被称为电离层。
逸散层是位于热成层以上的大气层，也被称为外大气层。
化学家已经对不同高度的大气成分进行了测定，以了解它们的形成、变化以及对人类生活的影响。
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