按溫度變化科學家將大氣層分為5層。

　　1、對流層

　　（1）從地面到大約10～16千米處（極地大約8～9千米，赤道15～18千米），是大氣層的最底層。

　　（2）這一層集中了約整個大氣的四分之三的質量和幾乎全部的水汽量。

　　（3）大氣的對流在這一層十分發達，氣溫隨高度的下升而均勻下降，平均每上升100米降低0.6℃，在11千米附近溫度下降到-55℃。

　　（4）這層的頂部叫對流層頂，這里氣溫不再隨高度上升而降低，而是基本不變，是一個很穩定的層次，對流層里的天氣影響不到這兒來。這里經常晴空萬里，能見度極高，空氣平穩，非常適宜噴氣客氣的飛行。

　　2、平流層

　　（1）從對流層頂向上到55千米高空附近。

　　（2）這一層是地球大氣中臭氧集中的地方，尤其是在其下部，即在15～25千米高度上臭氧濃度最大，因而這一層又稱臭氧層。

　　（3）平流層雖然水汽極少，天氣現象比較少見，但隨著氣象火箭和衛星的發射，發現這一層的氣流等的變化與對流層中天氣變化有著密切聯系，相互影響。

　　3、中間層

　　（1）從平流層頂向上，也就是從55千米到80千米這個范圍被命名為中層大氣，簡稱中層。

　　（2）在這里，溫度隨高度而下降，大約在80千米左右達到最低點，約為-90℃。人們一般把飛行高度達到80—100千米的飛行器，看成是不依靠大氣飛行的航天器。

　　4、熱層

　　（1）從中層大氣向上到500千米左右的范圍。之所以叫熱層，是因為這層中的空氣分子和離子直接吸收太陽紫外輻射能量，因而運動速度很快，和高溫氣體一樣。

　　（2）這里空氣極其稀薄，盡管熱層頂的氣溫可達1000℃（太陽比較寧靜時）～2000℃（太陽活動劇烈時），但實際上卻根本不會感到熱。

　　5、逃逸層

　　（1）500千米以上是外大氣層，這一層頂也就是地球大氣層的頂。在這里地球的引力很小。

　　（2）再加上空氣又特別稀薄，氣體分子互相碰撞的機會很小，因此空氣分子就像一顆顆微小的導彈一樣高速地飛來飛去，一旦向上飛去，就會進入碰撞機會極小的區域，最后它將告別地球進入星際空間，所以外大氣層被稱為逃逸層。

　　（3）這一層溫度極高，但近于等溫。這里的空氣也處于高度電離狀態。人類大部分的航天活動都是在逃逸層之內（或之外）進行的。