中层大气性质对流层上面，直到高于海平面50公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层”，又称“同温层”
这里基本上没有水气，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行
在20 - 30公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳高能粒子的袭击
平流层以上，到离地球表面85公里，叫做“中间层”，中间层的温度随高度的增加而减小，在中间层顶部（约80 - 85km高度处）温度下降到大约180k，这是大气中最冷的部分
在这层大气中几乎没有臭氧
中间层以上，到离地球表面500公里，叫做“热层”
在这两层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等
人类还借助于热层，实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们相互沟通信息，因为热层的大气因受太阳辐射，温度较高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波
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