人類經過不懈地探索和追求，對大氣層的認識越來越清晰了，科學家發現，在不同的高度上，大氣的情況是在變化的，于是就人為地把大氣分成五個不同的層次，以便于更好地研究大氣。

對流層這一個層次從地面向上，直到10千米左右的范圍，是大氣層的最底層。在這個范圍內，大氣的溫度隨著高度的增加而不斷下降。在11千米附近，溫度下降到-55℃。在這層里，大氣活動異常激烈，或者上升，或者下降，甚至還會翻滾。正是由于這些不斷變化著的大氣運動，形成了多種多樣復雜的天氣變化，風、云、雨、雪、霧、露、雷、雹也多發生在這個層次里，所以也有人稱這層為氣象層。這層的頂叫對流層頂。

平流層從對流層頂向上到55千米附近。在這個范圍里，溫度不再像對流層里那樣不斷下降了，它開始幾乎不發生變化，然后隨高度增加又增加，到平流層頂溫度可達-3~17℃。這里空氣成分幾乎不變，水汽與塵埃幾乎不存在，所以這里經常是晴空萬里，能見度高。平流層中臭氧比較集中，在25千米高處臭氧最多，形成了所謂臭氧層，臭氧能強烈地吸收紫外線，它對地球上的生物非常重要。

中層從平流層頂向上，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。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℃。

熱層從中層大氣向上，也就是從80千米到500千米左右的范圍，這里溫度隨高度迅速上升，可達到1000~2000℃。所以稱為熱層。在這里空氣高度稀薄，而且多處在高度電離狀態。

逃逸層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，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。但總的說來，逃逸掉的大氣是很少的一部分，幾乎可以忽略不計。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。

電離層除了以上的分層外，科學家根據大氣電離狀態，又將60千米以上的大氣層稱為電離層，電離層在遠距離無線電通信方面起著很重要的作用，無線電波借助于在地面和電離層之間的多次反射而傳播，實現了遠距離的無線電通信。人們形容電離層為“一面反射電波的鏡子”.

不過，電離層反射的只是普通的無線電廣播采用的波段，對于波長較短的無線電波則起不到反射作用。電視機采用的恰恰是彼長較短的無線電波，這就是電視機為什么收看不到遠處電視臺節目的原因。為了能收看到大洋彼岸的電視節目，科學家利用在赤道上空36000千米高度的靜止地球衛星來傳播電視信號，使生動的電視畫面越過大洋或大陸，送到千家萬戶的電視機中。

磁層在大氣科學中有時還將500千米以上的大氣層稱為磁層。因為在這里，地球磁場對大氣的運動起著決定性的作用。磁層在太陽風的作用下發生一系列變化：向著太陽的一面被壓縮了，而在背著太陽的一面形成了一個類似于慧星一樣的長尾巴——磁尾。向著太陽的一端距地心約十幾個地球半徑，即70000一80000千米，它的尾長(背著太陽一端〕約100個地球半徑，即600多萬千米。

太陽風與磁層之間的邊界即為磁層頂，頂以外即為星際空間。因此也有人認為磁層頂才是大氣圈的頂。

磁層盡管離地球表面很高，但對人類確實能起到保護作用。如果沒有磁層，威力巨大的太陽風會把臭氧層吹掉，甚至還會把整個大氣層統統吹走。這是多么可怕的景象啊!