對流層與平流層加在一起，占了99%的大氣組分。因此，剩下的兩層都是十分稀薄的。
4.臭氧層
在距離地球表麵1550千米的高空，因受太陽紫外線照射的緣故，形成了包圍在地球外圍空間的臭氧層。這臭氧層也正是人類賴以生存的保護傘。
臭氧層中的臭氧，可吸收90%左右的太陽紫外線，使生物免受侵害，對維持地球的生態環境具有無可替代的作用。
臭氧主要是大氣中的氧製造出來的。此外，雷電作用也產生臭氧。臭氧分布在地球的表麵。少量的臭氧會使人感到精神振奮，但過強的氧化性也使其具有殺傷作用。
氟利昂、核爆炸和噴氣式飛機都會使臭氧減少。科學分析發現，平流層中的臭氧減少1%，到達地麵的紫外線強度便增加2%。
據估計，由於人類活動的影響，臭氧含量已減少了3%。到2025年，有可能會減少10%。臭氧層的破壞將使紫外線等短波輻射增強，會導致皮膚癌患者增加，同時給自然生態係統帶來嚴重影響。維護臭氧層的平衡，已成為一個全球性的環境問題。
臭氧層，就是地球一道天然屏障，使地球上的生命免遭強烈的紫外線傷害。然而，從20世紀70年代以來，地球上的臭氧層正在遭到破壞。
20世紀70年代，當時英國的科學家通過觀測首先發現，在地球南極上空的大氣層中，臭氧的含量開始逐漸減少，尤其在每年的910月（這時相當於南半球的春季）減少更為明顯。美國的“雲雨7號”衛星進一步探測表明，臭氧減少的區域位於南極上空，呈橢圓形，1985年時已和美國整個國土麵積相似。這一切就好像天空塌陷了一塊似的，科學家把這個現象稱為南極臭氧洞。
據世界氣象組織最新調查，南極上空的臭氧層空洞比以往擴大了近一倍，已達2100萬平方千米。南極臭氧洞的發現，使人們深感不安，它表明包圍在地球外的臭氧層已經處於危機之中。於是科學家在南極設立了研究中心，進一步研究臭氧層的破壞情況。1989年，科學家又赴北極進行考察研究，結果發現北極上空的臭氧層也已遭到嚴重破壞，但程度比南極要輕一些。
另外，平流層飛行器和氟利昂的增多，使赤道一些地區的上空臭氧損耗也高達20%以上，我國科學家在青藏高原也發現了臭氧損耗的低值區。
5.中間層、熱層和散逸層
中間層是自平流層向上至海拔85千米的區域。中間層幾乎沒有臭氧，而氮氣和氧氣等氣體所能吸收波長更短的太陽輻射，又大部分已經被上層大氣所吸收了，所以氣溫隨高度增高而迅速下降，頂部氣溫降到-83℃以下。
這一層空氣很稀薄，垂直對流運動很強烈。
在中間層6090千米高度上，存在著電離層的一部分。電離層的存在，對反射無線電波具有重要意義。人們在遠方之所以能收到無線電波的短波通訊信號，就是和大氣層有此電離層有關。
熱層又叫暖層，是中間層以上至海拔約800千米左右的區域。這裏的化學反應相對於地表要快得多，基本上物質都以其高能狀態存在，熱層溫度結構主要受太陽活動的支配。
在中間層和熱層裏，經常會出現許多天文現象，例如極光、流星等。
這一層溫度隨高度增加而迅速增加，層內溫度很高，晝夜變化很大，熱層下部有少量的水分存在，因此偶爾會出現銀白並微帶青色的夜光雲。
散逸層也叫“外層”，是800千米高度以上的大氣層，是地球大氣的最外層。
散逸層溫度很高，空氣粒子運動很快，又離地心較遠，地球引力作用小，所以這一層的大氣質點經常散逸至星際空間。這個高度可看做地球大氣的上界。
這一層是電離氣體組成的廣闊而又極其稀薄的大氣層，大氣密度已經與星際非常接近，氣溫隨著高度的升高而升高。
散逸層是人造衛星、空間站、火箭等的運行空間。
6.電離層的形成
由於太陽和各種宇宙射線的輻射，空氣分子被電離，從而形成電離層。
電離層在垂直方向上，呈分層結構一般劃分為D層（距地麵高度6080千米）、E層（100120千米）、F1層（200千米）、F2層（200900千米）。