地球表麵附著的大氣層隨著高度的增加，空氣的密度就越小，逐漸向星際空間過渡。大氣在水平方向可以看作是均勻的，人們通常將大氣的垂直方向劃分成不同的層次，從地麵到高空將大氣圑分為對流層、平流層、中間層、熱層和外層。
與我們關係最密切的是從地麵到10～12千米以內的這一層空氣，叫做對流層。這一層集中了大氣質量的75%和水汽的90%，風雲變幻，風雪雷電等天氣現象大多發生在這一層，它的溫度隨高度增加而降低。
穿過對流層，直到離地麵大約50千米的高度就是平流層。平流層的空氣比對流層稀薄得多。這裏的溫度就不再隨高度而降低，在距離地麵約25千米處是臭氧較密集的區域。
從平流層以上到離地麵80千米這一層叫做中間層。這一層內溫度隨高度而降低，這一層大氣在太陽輻射作用下，有強烈的光化學反應。
穿過中間層直到500千米，這一層叫做熱層。熱層的溫度隨高度增高而迅速上升，在熱層大氣處於高度電離狀態，高緯度地區常見的極光,就出現在這一層中。
離地麵500千米以上稱為外層，這一層空氣極其稀薄，主要是大氣中最輕的氮和氫。是大氣層向星際空間過渡的區域,所以這層也稱散逸層。
一、為什麼離地麵越高空氣越稀薄
登山運動是一項考驗人的意誌和體魄的運動。你看登山運動員穿著厚厚的羽絨服，帶著風雪帽和護目鏡，背著氧氣瓶，步履艱辛地一步一步向上爬，每前進一步都要付出努力。為什麼如此艱難呢？原來高山空氣稀薄，氧氣缺乏，不要說爬山，就是坐在那裏也還得大口大口地喘氣呢！為什麼離地麵越高,空氣越稀薄呢？空氣雖然是一種看不見摸不著的東西，但是它是一種物質，是由許多種氣體分子所組成的,它也受到地心的吸引力。
由於空氣是可以壓縮的氣體，上層的空氣壓在下層空氣的上麵，下層空氣的密度就變大了，離地麵越高的地方，受到上層空氣的壓力越小，所以密度就越小。這密度的大小，就是空氣的濃密或稀薄，所以說離地麵越高，空氣就稀薄，氧氣含量也越少。因此，登山運動員越往高登越喘不過氣來。
據科學家研究，地麵上每立方厘米空氣中含有2550億億個分子，在離地麵5千米的高處每立方厘米就隻有1530億億個分子，……世界最高峰珠穆朗瑪峰，在它頂上的空氣密度隻有海平麵空氣密度的二點七分之一，難怪那些身體健壯的運動員也是氣喘籲籲的了。
1.天空為什麼是蔚藍色的
雨過天晴，天空異常湛藍,令人心曠神怡。而且越是晴朗，藍得越澄澈。也許有人會想大氣裏麵可能包含著一種藍色氣體，或者大氣本身就是藍色的。
其實不是這樣，大氣中並沒有什麼藍色氣體存在，大氣本身是無色的，天空的蔚藍色是由於太陽光經過大氣分子和其他微粒的散射作用所造成的。
我們知道，太陽光的主要部分是由七色可見光組成的。太陽光波進人大氣圈以後遇到大氣分子和懸浮在大氣中的塵埃、冰晶、水滴等，就會遭到散射,這些大氣分子和微粒本身是不會發光的，但是由於它們散射了太陽光，每一個大氣分子和微粒就變成了一個散射光的光源，向四麵八方發出散射光。
在太陽光譜的可見光波中，波長較長的紅、橙、黃等顏色的光波因散射小，所以透射力最強。它們能透過厚厚的大氣層，而保持原來的輻射方向，而波長較短的紫、藍、靛等顏色的光波最容易被大氣分子散射出來。
這樣一來光波的分離作用就此發生，而使天空呈現蔚藍色。但是藍天的高度是有限的，超過1萬米弘後情況就不一樣了。主要是越往高處空氣越稀薄,對太陽光的散射作用就越小。
2.極地上空為什麼會出現臭氧空洞
在離地球表麵10～15千米上空的同溫層中有一層氣體叫臭氧層。臭氧分子的化學式是O3，由3個氣原子組成的。臭氧層能吸收99%以上的太陽輛射的紫外線，是地球上生命的“保護傘”。
但是，科學家發現地球上空的這把巨大的“保護傘”已經遭到了破壞，在南北兩極上空的臭氧層出現了空洞。
為什麼大氣中會出琬臭氧空洞呢？臭氧空洞為什麼又出現在極地上空呢？
有的科學家認為，這是太陽活動的結果。臭氧的總量跟太陽黑子的活動有明顯的關係，而極地又是臭氧對太陽活動反應最敏感的地區，隨著紫外線輻射和高能帶電粒子流的增加，使大氣中氮氧化合物的含量增加，通過光化學反應，破壞了極地上空的臭氧層。
但多數科學家認為，隨著現代工業的發展，特別是冷凍廠、電冰箱的迅速增加，氟利昂的普遍使用，向大氣中排放了大量的氯氟烴等汙染物質，這種物質不能在低空分解，而是飆浮在同溫層與紫外線作用產生氯離子，氯離子奪去了臭氧分子中的一個氧原子，躭使臭氧變成了純氧02，從而失去了吸收紫外線的能力。而由於極地特殊的氣象條件，因而就首先在極地上空出現臭氧空洞。
3.雲彩是怎樣形成的
天上的雲彩千變萬化、千姿百態，一直為人們所喜愛和讚賞。天空的雲彩有高有低，高的有1萬多米，低的隻有幾十米，那麼，這些多姿多彩的雲是怎樣形成的呢？
形成雲的原因很多，主要是由於潮濕空氣上升。在上升的過程中，因外界氣壓隨高度降低，而它的體積逐漸膨脹，在膨脹過程中要消耗自己的熱量。這樣，空氣就邊上升，邊降溫。
然而,空氣含水汽的能力是有一定限度的，在一定的溫度下，單位體積空氣所含水汽的水汽壓稱為飽和水汽壓。所以，上升空氣的氣溫降低了，它的飽和水汽壓就不斷減小。當上升空氣的飽和水汽壓下降時，就會有一部分水汽以空中的塵埃為核而凝結成為小水滴。這些小水滴的體積非常小，但濃度卻很大，在空氣中下降的速度極小，能被空氣中的上升氣流所頂托。所以，能夠懸浮在空中而成為浮雲。