對流層
關於恆星的對流層，請見「對流層 (恆星)」。
| 散逸層（600 km ～ 2000 km至3000 km） |
| 增溫層（80至85 km ～ 600 km） |
| 中氣層（50 km ～ 80至85 km） |
| 平流層（8至18 km ～ 50 km） |
| 對流層（地面 ～ 8至18 km） |
對流層（troposphere）是地球大氣圈中最底部的一層，與地面相接，上至平流層，以空氣垂直對流旺盛為最顯著特點[1][2][3]。對流層上界隨緯度、季節而變化，平均11~12千米。就緯度而言，低緯度地區上界平均為17~18千米，中緯地區10~12千米，高緯地區僅8~9千米；就季節而言，夏季厚冬季薄，在中緯地區尤甚。
對流層集中了整個大氣層約75%的質量，以及90%以上[3]的水汽及雜質[4]:72，是密度最高的一層。對流層的直接熱源主要是地面，故氣溫隨高度升高而降低（平均每上升1km氣溫下降6.5℃），這種特徵也有利於對流的產生。對流運動配合水汽產生了千變萬化的天氣現象，幾乎所有天氣現象均發生於對流層，故而該層也是和人類乃至所有生物生存關係最密切的一層。儘管顯著性遠不如垂直方向，但對流層的水平方向氣象要素仍明顯分布不均，有大量不同性質的氣團，以及氣團間形成的鋒面[5]。
對流層頂部與平流層的過渡區為對流層頂，有數百米至一兩千米的厚度，此處大氣溫度隨高度上升而下降的趨勢減少乃至不再下降或有所上升，平均氣溫在低緯地區約-83℃，高緯地區-53℃。對流層頂能很大程度阻擋垂直氣流，是一個深厚的對流阻滯層。對流層頂聚集了對流層內上升的水汽、雜質，能見度較低。
詞源
「對流層」一詞移植自日語「対流層／たいりゆう-そう」，來源於英語「troposphere」，可能始見於1931年王雲五《英漢對照百科名匯》[6]。英語「troposphere」由希臘語tropos（意為turning，旋轉；翻轉；倒置……<-ing分詞形式>[7]）與組合形式「-sphere」（表示「球體的，尤指圍繞地球的地區的」）組合而成[8]。
範圍
對流層的底部與地面直接相接，上部通過「對流層頂」這一過渡層與平流層相接。由於受地面影響大[4]:72，對流層上界隨緯度、季節而變化，平均高度據不同說法一般在11[3]~12[4]:73千米之間。就緯度而言，低緯度地區上界平均為17~18千米[註 1]，中緯度地區10~12千米[註 2]，高緯地區8~9千米；就季節而言，夏季厚冬季薄，在中緯度地區尤其明顯[5]。
氣溫結構
氣溫
在對流層，除局地局時的逆溫層外[5]，氣溫隨高度上升而下降，平均來說，高度每上升1公里，氣溫下降6.5℃[10][5][3]。這是因為地面是對流層主要的直接熱源[4]:72，太陽輻射中能量最強的可見光基本不能被大氣吸收，而是直接透過大氣射向地面；地面一邊吸收熱量一邊也向外輻射紅外線，這部分紅外線能量的75%~95%都被對流層的水汽、二氧化碳等物質吸收截留[4]:79-80。上冷下熱有利於對流的產生，對流運動配合水汽使其成為大氣層中天氣變化最複雜的一層，雲、雨、雪、雷電等常見天氣現象均發生在這一層，故而該層也是和人類乃至所有生物生存關係最密切的一層[2]。
對流層頂
對流層頂是對流層頂部與平流層的過渡區域，其距地面的高度自然也會隨季節及緯度而變化。對流層頂具有數百米至一兩千米的厚度。此處大氣溫度隨高度上升而下降的趨勢減少，乃至不再下降或有所上升[5]。對流層頂平均氣溫在低緯地區約-83℃，高緯地區-53℃[3][10]；由於低緯地區對流旺盛，最低溫一般出現在赤道上空[3]。對流層頂能很大程度阻擋垂直氣流[10]，是一個深厚的對流阻滯層[5]。因此對流層頂能阻止對流層的大氣污染物進入平流層，但一旦因火山噴發等原因污染物進入了平流層，對流層頂的存在也會使污染物在平流層難以消散[11]。對流層頂聚集了對流層內上升的水汽、雜質，能見度較低[10]，飛機一般在平流層飛行[11]。
壓力結構
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壓力
大氣層的壓力會隨高度升高而下降。這是因為位於地表上的空氣會被其之上的所有空氣壓著，反之在高的地方，空氣被少一點的空氣壓著，故之氣壓亦隨之遞減。氣壓隨高度而改變是可以根據下列的流動動力學程式所計算：
這裡：
假設一個常溫，壓力會隨高度以指數方式而下降：
大氣環流
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正因對流層是大氣層中湍流最多的一層，噴射客機大多會飛越此層頂部（即對流層頂）用以避開影響飛行安全的氣流。
大規模的大氣環流，其基本結構大致上都維持不變。地球上的風帶和湍流由三個對流環流（三圈環流）所推動：哈德里（低緯）環流、費雷爾（中緯）環流、以及極地環流。這三個對流環流帶領盛行風及由赤道傳遞熱能到極地方向。
對流層內的區分
| 對流層內的區分 |
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| 艾克曼層 (100m-1 km) |
| 接地層 (0m-100m) |
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高緯地區的地表摩擦力影響氣流，形成了一個平均厚2公里的行星邊界層。這一層的形成主要依靠地形而有所不同，而且亦會被逆流層的分隔而與對流層的其他部份分開。
雖然位於對流層下層的大氣會與地表產生摩擦，但上層的空氣卻沒有受這種摩擦力所影響。所以在對流層上層及下層的天氣現象都會有所不同。基於這種現象的差別，對流層會再被分開三層。從海平面0米至100米的地方是接地層、從100米至1公里的是艾克曼層及從1公里至對流層頂的11公里處則稱為自由大氣。接地層會受到與地面的摩擦比較大，所以其大氣的運動及喘流甚為不規則且較為活躍。艾克曼層則會受到科里奧利力、氣壓傾度力和與地面的摩擦力這三道力量摩合而運動。至於自由大氣顧名思意，它不受地面的摩擦力所影響，大氣處於一個自由運動的狀態之中。
自由大氣的上層部份，即對流層的上部會有急流流動著。其高度大約於離地面11公里附近，是風速最高的地方。如在日本上空流動的西風帶亦是位於離地11公里的高度附近，且風速最高。雖然急流可說是於對流層內，作水平方向的大氣運動之中最大規模的一種，但在垂直方向的大氣運動中也屬於大規模。又例如在熱帶地區熱空氣上升，到達副熱帶高壓帶下降的哈得里環流之類的大氣環流就是其中一個例子。這樣地在對流層裡不斷地出現作水平及垂直方向的大氣運動，自由大氣就是這類大氣運動繁盛的一層。
物質組成
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對流層蘊含以下成份：
注釋
參考資料
- ^ 现代汉语词典（第7版）. 商務印書館. 2016: 331.
- ^ 2.0 2.1 朱清時 (編). 义务教育教科书·科学（八年级上册）. 杭州: 浙江教育. 2013: 48–49. ISBN 978-7-5536-0746-7.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 伍光和 (編). 自然地理学. 北京: 高等教育. 2008: 88-89. ISBN 978-7-04-022876-2.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 朱翔; 劉新民 (編). 普通高中教科书·地理（必修一）. 長沙: 湖南教育. 2019. ISBN 978-7-5539-4784-6.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 对流层. 中國大百科全書. 2024-01-18 [2024-02-02]. （原始內容存檔於2024-02-02）.
- ^ 黃河清. 近现代汉语辞源. 上海辭書出版社. 2020: 378. ISBN 978-7-5326-5403-1.
- ^ 張柏然 (編). 新时代英汉大词典. 北京: 商務印書館. 2007. ISBN 7-100-03308-X.
- ^ 新牛津英汉双解大词典 2. 上海外語教育出版社. ISBN 9787544625678.
- ^ 謝礎; 賈玉紅; 黃俊; 吳永康 (編). 航空航天技术概论（第2版）. 北京航空航天大學出版社. 2008: 65. ISBN 978-7-81124-428-1.
- ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 辞海 - 对流层. www.cihai.com.cn. [2024-02-02].
- ^ 11.0 11.1 平流层 - 《中国大百科全书》第三版网络版. www.zgbk.com. 2024-01-17 [2024-02-21].
