지구의 층상 구조는 구성 물질과 그 성질에 따라 대기권, 수권, 암권, 내권으로 구분된다. 그러나 이들은 각각 분리된 것이 아니라 서로 밀접한 순환계를 이루며, 지표와 지구 내부에서 여러 가지 변화를 일으킨다.
대기권
현재 지구의 대기권은 기구, 로켓, 인공 위성을 이용하여 상당한 높이까지 관측되고 있어서 대기권이 모습이 잘 알려져 있다. 일반적으로 대기권은 높이에 따른 기온의 분포에 따라 대류권, 성층권, 중간권, 열권 등으로 구분하며, 그 사이의 경계면을 각각 대류권 계면, 성층권 계면, 중간권 계면이라고 한다.
■ 대류권
대류권은 전체 대기 질량의 약 80%를 차지하며, 위로 올라갈수록 온도가 낮아지므로 대류 현상이 일어난다. 또한 수증기가 상승하여 구름이 생성되고, 비나 눈이 내리는 기상 현상이 일어난다.
대류권 게면의 높이는 평균 12km이나 적도 지방에서는 16~18km, 중위도 지방에서는 10~12km, 극지방에서는 6~8km 정도로 위도와 계절에 따라 변한다.
■ 성층권
성층권은 위로 올라갈수록 온도가 높아지므로 대류 현상이 일어나지 않기 때문에 안정한 층을 형성한다. 높이 20~30km 사이에는 오존층이 존재하는데, 이 오존층은 태양으로부터 오는 자외선을 흡수하여 지상의 생물들을 보호하는 방패의 역할을 한다. 성층권 계면의 높이는 약 50km이다.
■ 중간권
중간권은 위로 올라갈수록 온도가 내려가므로 대류현상이 일어나지만, 수증기가 공급되지 안흥므로 기상 현상은 일어나지 않는다. 중간권 계면의 높이는 약 80km이며, 온도가 대기권에서 가장 낮다.
■ 열권
열권은 중간권 계면으로부터 약 1000km까지로, 태양 복사 에너지를 직접 흡수하기 때문에 높이가 증가할수록 온도가 높아진다. 열권이 희박한 대기는 낮에는 자외선을 흡수하여 쉽게 가열되므로 밤과 낮의 기온차가 심하여 낮에는 1700도, 밤에는 700도 정도가 된다.
고위도 지방에서 흔히 볼 수 있는 오로라는 고속으로 운동하는 대전 입자가 열권의 대기와 충돌하여 빛을 내는 현상으로 생각되고 있다.
중간권과 열권의 대기의 일부는 자외선, X선 등에 의해 전리되어 전리층을 형성하며, 전리층은 전자 밀도에 따라 D, E, F 층으로 구분된다. 전리층은 전파를 흡수, 반사, 굴절시키므로 장거리 무선 통신에 영향을 미치고, 밤과 낮, 계절, 태양 활동 등에 따라 복잡한 양상을 띤다.