地表面の影響が小さくなる 850 hPa 付近以上の大気を高層大気と呼び、そのうちの上部、主として熱圏とその上の電離圏を超高層大気と呼ぶことが多い。ここでは地上から 1000 km におよぶ地球の全大気について述べる。

　大気を高度別にいくつかの層に区分する場合、大気のどの性質に着目するかによって幾通りかの区分方法がある。

　最も一般的なものは気温の鉛直分布に基づくもので、地表に近い方から対流圏、成層圏、中間圏、熱圏に分け、各圏とその上の圏との境界を対流圏界面、成層圏界面、中間圏界面、熱圏界面と呼ぶ。理科年表「超高層大気」の項の図にあるように、各圏界面を境に気温が上空に行くほど低くなったり、逆に高くなったりしている。一般に気温は上空に行くほど低くなり、その気温減率は平均すると 6.5 ℃ / km であることが知られている。しかしそれは地上約 12 km 以下の対流圏の中だけのことで、その上はまったく事情が違う。

　 対流圏界面以上で地上約 50 km 以下の成層圏はオゾン層とほぼ一致していて、オゾンが太陽からの紫外線を吸収して加熱するので上空ほど気温が高い。成層圏界面以上で地上約 80 km 以下の中間圏は、二酸化炭素による赤外放射冷却が卓越し、再び上空に行くほど低温になる。中間圏界面以上で地上約 300 ～ 600 km 以下の熱圏は、波長0.1 μｍ 以下の紫外線やX線が希薄で熱容量がきわめて小さい熱圏内の酸素や窒素の分子 ・ 原子に吸収されて上空に行くほど高温となり、熱圏界面付近では数百 ～ 2000 ℃ にも達する。そのさらに上空は外気圏と呼ばれる。

　 そのほか気温分布によらない以下の区分名称もある。成層圏、中間圏、下部熱圏 （約 110 km 以下）を中層大気という。これは、この領域の大気が、水蒸気の潜熱や電離大気の効果を無視して取り扱えることによる。

　高度約 80 km 以下では乾燥大気の主成分が一様であるが、それ以上になると軽い気体ほど占める割合が多くなる。このことから、高度約 80 km 以下を均質圏、それ以上を非均質圏と呼ぶこともある。

　高度 90 km 以上では、波長 0.1 μｍ 以下の紫外線により大気の分子や原子が一部電離されているので、高度 90 ～ 1000 km の領域を電離圏または電離層と呼ぶ。

【山内豊太郎（2007年 6月）】

図　大気の鉛直構造

【 参考文献 】
日本気象学会編 ：『気象科学事典 』、 p. 304 ～ 306 、東京書籍（1998 ）
和達清夫監修 ：『最新 気象の事典 』、東京堂出版 （1993）