大气气温随着高度的变化呈现出明显的趋势，整体而言，随着高度的增加，气温呈现降低的趋势，但这个过程并非单一地降低或增高。根据大气在不同高度上的垂直分布特征，人们通常将其分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
一、对流层
对流层是大气的最底层，与地球表面紧密相连。几乎所有重要的天气现象都发生在这一层。它的下边界是地面或海面，而上边界则称为对流层顶。在低纬度地区，对流层顶的高度平均为16-18km，中纬度地区平均为10-12km，而在极地地区则平均为8-9km。值得注意的是，这个上边界的高度会随着季节的变化而有所变动，通常在夏季时高度会略高于冬季。
二、平流层
平流层位于对流层之上，延伸至约55km的高度。这一层的气流运动相对平稳，主要以水平运动为主，对流活动较弱，水汽含量极低，因此能见度极佳。在20km以下的区域，气温基本保持稳定；而在20-50km的高度，气温则因臭氧层的存在而急剧上升，最高可达290K。臭氧层的范围大致在10-50km之间，其中浓度较高的区域在20-30km之间，峰值通常出现在25km的高度。
三、中间层
从平流层顶向上至80-85km的高度被称为中间层。这一层的气温随着高度的增加而迅速下降，最低可达190K。这是因为中间层几乎没有臭氧的存在，而氮和氧气体所直接吸收的太阳辐射大部分已被更高层的大气所吸收。由于温度的下高上低特点，这一层表现出了强烈的垂直对流和湍流混合的现象，有时还能观察到夜光云。
四、热层
中间层顶至400-700km的高度被称为热层。由于大部分太阳短波辐射被氧原子和氮原子所吸收，气温在此层再次升高，最高可达2100K，且下午的温度通常比早晨更高。这一层空气稀薄，分子数量少，传导率较低，因此尽管温度极高，人们却感觉不到热量。特别是在90-200km的高度范围内，大气吸收紫外辐射，经历光化和电离过程，伴随着放热，使得大气温度随高度增加有显著的升高。
五、散逸层
作为大气层距离地表最远的部分，被称为散逸层或外逸层。这个层次离地最大高度可达2000-3000km，是地球大气层与星际空间之间的过渡区域。这里的温度很高，并且随着高度的增加变化不大。散逸层受到地球引力的约束较弱，高速运动的分子或粒子会散逸到宇宙空间中。还有一些航天小知识值得我们了解。