大氣層的構造由外向內可分為熱氣層、中氣層、平流層、對流層。最低一層的對流層中所出現的變化就是我們所謂的「天氣」的現象。一般而言，在對流層中高度愈高，氣溫就愈低，呈現線性降低（乾空氣每100公尺約降0.6~0.7 °C），但如果在晴朗的夜晚，地球表面會將白天接受太陽之輻射熱迅速釋放，因此鄰接地表之溫度會冷卻至低於較高空氣層之溫度。上空的暖空氣困住了下方的涼空氣即形成「逆溫層」而阻止空氣中污染物的流動擴散。此種現象在天亮陽光出現之前最盛，但太陽出來，照熱地面後，重新上升之暖空氣流動時即消散。平流層中的臭氧層能吸收太陽中的紫外線，使地球上的生物免受強光傷害。
