离太阳越近温度就越低
太阳是地上所有生命的主宰，自然也在大气的各种现象中扮演极其重要的角色。气体的基本属性中除了无孔不入、弹性超强之外，还有一个非常典型的特点，那就是热胀冷缩。大气中温度的变化也会引发气压的变化，进而导致气流的形成，再加上蒸发的作用，反映为云朵形成和大气降水等多种多样的自然现象。
很多人都有这样的想法：大气的上层比“底层”更靠近太阳，那么上层应该比下层更暖和。冷空气比热空气重的现象也印证了这一点：前者往地面降，后者朝天上升。听起来很合逻辑、很有说服力是吧？可又有谁没听说过：山上通常比谷底冷，且随着海拔的上升，温度也变得越来越低？到底要怎么解释这种分歧呢？
答案非常简单。
大气的上方始终空无一物，没有屏障去遮挡太阳，但它本身并不直接吸收太阳光的能量，而是让太阳光长驱直入。地球的表面却从太阳光中吸收了许多热量，再把自身的热量反射给大气；这样一来就很清楚了，下层受到的反射加热更强，上层则较弱。所以说，大气的受热并不是自上而下，而是自下而上进行的，与表面上的印象完全不同。
在大气的“底部”，坚硬的地表白天从太阳受热，平均升温10℃～40℃（具体取决于当地的纬度和季节）。一部分热量会进入大气，且不仅白天如此，夜间散热时同样会发生。但空气是热的不良导体，要是单靠热传导的话，夜间散热的地球顶多只能加热最靠近地面的3～4米厚的空气层。然而，直到500～600米乃至1000米左右的高度，都能观察到地表对空气的加热作用（在1000多米的高度，昼夜的温差有时只有2℃）。其实这是一种叫作“对流”的现象在起作用：由于底部受热而产生的热空气确实会上升，这股气流在午后特别强大，升到空中后便会扩大大气底部的温暖区域，并与下降的冷空气粒子形成持续的交换。
问题就在这里。冷空气当然会降到“底部”，但并不是从大气的顶端降下来，而是从与地表直接相邻的近处来的。到了下面的冷空气很快被地表加热，自然也就不冷了。而大气那寒冷的高处呢，尽管离太阳更近点（从整个星球的范围看，近的这点距离根本不足挂齿），本身却吸收不到半点热量，加上空气稀薄、离地太远，难以接受地表的有利影响，也就一直都是冷冰冰的了。
根据太阳在大气活动中的这种作用，可以把大气划分为两个基本区域：①对流层——存在对流现象的下层，其上限为10000～12000米；②平流层——大气的上层，它与下层的关系就好比黄油浮在水里。
图1-5 大气中的一些现象和人类活动。云层之上的高处，也就是平流层的底层只有某些创下纪录的热气球和飞机才抵达过。—飞艇和风筝的最高纪录为6～7千米；这个高度也是鸟类飞行（兀鹰）和人类登山的极限。—离地最近的部分（1～2千米）产生了我们最司空见惯的云朵。—右侧的两个柱子：①气压（单位：毫米汞柱）；②平均温度（单位：摄氏度）。
对流层的平均温度从“底部”往上递减，大约是每“深”100米就下降0.5℃；起初下降得比较慢，超过5000米后就变快了。由于这个区域距地表很近，环境非常复杂，便产生了断断续续地吹向四面八方的风，还有发挥着重要作用的复杂的云层构造。
平流层的性质则恰好相反。那里的温度基本固定在-60℃～-50℃的范围内（取决于纬度和季节）。那里的风尽管很强，但胜在非常稳定，且永远沿水平方向吹动。那里没有云朵和大气降水。这岂不是非常理想的度假胜地么：有清新而干燥的空气，有永远万里无云的天空，还有光芒四射的太阳。美中不足的是太冷了……
从地面反射的太阳热能作用于大气，便产生了上述的两层划分。平流层空气的最大密度仅有“底部”正常密度的14%～17%，目前人们只有在通信上才会想到这一层的作用。其实，空气稀薄的环境还能创造出超高的飞行速度——据推测可达每小时600千米；若能善加利用，稳定的风向也能节约飞行的成本和时间（为此只需保护客舱免受寒冷和空气不足的威胁）。而对流层尽管风起云涌，其下半部目前仍是空中交通和飞行器活动的主要舞台。最靠近地面的、高600～800米的一层，也是最不平静的一层。这一层受“底部”的有害影响特别严重，且由于吸引力的存在而显得十分危险。因此，一般的航空活动都是在这个高度范围以外进行的：在那之上才有“开阔的海洋”，其中的“航船”也能稍稍避开地表的纷扰不安。