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最靠近地球表面的大气层是“对流层”。它同时是地球大气层里密度最高的一层，它蕴含了整个大气层约75%的质量，以及几乎所有的水蒸气及气溶胶。

对流层集中了约75%的大气的质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化，它的高度因纬度而不同，在低纬度地区平均高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。

对流层从地球表面开始向高空伸展，直至对流层顶，即平流层的起点为止。在高纬度的地区，因为地表的摩擦力会影响气流，形成了一个平均厚2公里的行星边界层。这一层的形成主要依靠地形而有所不同，而且亦会被逆流层的分隔而与对流层的其他部分分开。