大气随着地球运动；日、月的引力也对它起着潮汐作用。大气层对地面的物理状况和生态环境有决定性的影响。地球大气的质量约为5.3×10²¹克，约占地球总质量的百万分之一。大气密度随高度的增加而按指数函数下降，大气总质量的90%集中在离地表15千米高度以内，99.9%在50千米高度以内。在2000千米高度以上，大气极其稀薄，逐渐向行星际空间过渡，而无明显的上界。

地球大气的密度、温度、压力、化学组成等都随高度变化。可以按照大气的温度分布、组成状况、电离程度这些不同参数，对地球大气进行分层。

按大气温度随高度的分布可以分为：

①对流层。靠地表的底层大气，对流运动显著。其厚度因纬度、季节以及其他条件而异，在赤道区约16～18千米，中纬度区约10～12千米，两极区约7～8千米。一般来说，夏季厚而冬季薄。对流层与地表联系最密切，受地表状况影响最大，大气中的水汽大部集中于此层，形成云和降水等现象。对流层的上部称为“对流层顶”，厚约几百米到1～2千米。对流层的温度几乎随高度直线下降，到对流层顶时约为-50℃。

②平流层（又称同温层）。由对流层顶到离地表50千米高度的一层，大气主要是平流运动。层内温度随高度增加而略微上升，到约50千米高度处，达到极大值（约-10～+20℃）。

③中间层（又称散逸层）。高度在离地表50～85千米的一层，温度随高度增加而下降，到离地表高度85千米的中间层顶，温度接近最小值，约为-80℃。

④热层。中间层以上的一层，温度随高度增加而上升，在离地表500千米处，即热层顶，达到1100℃左右。这一层的温度因为大气大量吸收太阳紫外辐射而升高。热层顶以上为外大气层。这里的大气已极稀薄，密度在每立方厘米10⁷个原子以下（而海平面处为每立方厘米10¹⁹个）。

按大气的组成状况可以分为两层：离地表约100千米以下是均质层（大气由各种气体混合组成，平均分子量为常数）；以上是非均质层。在均质层中离地表10～50千米处，太阳紫外辐射的光化作用产生臭氧，形成臭氧层，这一层的高度大抵与上述平流层相当。在离地表20～30千米处，臭氧浓度最大，不过这部分大气中的臭氧含量仍然不到这一层大气的十万分之一，各种气体依然视为均匀混合的。臭氧层吸收掉危害生命的太阳紫外辐射，使之不能到达地表。

按大气的电离程度可以分为两层：从地表到离地表80千米这一层，大气中的分子和原子都处于中性状态，称为中性层。离地表80～1000千米这一层，大气中的原子在太阳辐射（主要是紫外辐射）作用下电离，成为大量正离子和电子，构成电离层。其中电子密度极大处为D、E、F₁、F₂四层（如图）。这四层的高度分别在80～100千米、100～120千米、150～250千米和250～500千米处，而且这四层的高度和电离情况都随一天中的不同时刻、一年中的不同季节和太阳活动程度而发生变化。许多有趣的天文现象，如极光、流星等都发生在电离层中。电离层还能反射无线电短波，从而使地面上可以实现短波无线电通信。

地球大气层

干洁空气的成分及其体积百分比如下：

上表所列并未考虑水汽在内。实际上地球大气含有一定比例的水汽。而且水汽是大气中最不稳定的组成部分。在夏季湿热处，水汽在大气中的含量可以达到4%；而在冬季干寒处，它的含量可下降到0.01%。除水汽外，离地表3千米内还有尘埃、花粉、火山灰及流星尘等微粒。

地球的大气的演化已经历了三代：原始大气、还原大气和氧化大气（现代大气）。

地球形成初期的原始大气已不存在，它已全部或大部散逸到空间。后来，由于放射性元素的衰变和所谓“引力致热”，地球处于一种熔化阶段，从而加速了气体从地球内部逸出的过程。地球的引力使这些逸出的大气渐渐积蓄在地球的周围。这种第二代地球大气缺少氧，主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨组成，称为还原大气。主要是绿色植物的光合作用，其次是来自太阳的辐射使水分解为游离氧，从而使还原大气变为以氮和氧为主的氧化大气。有的科学家通过分析赤铁矿中的沉积物，推断出氧存在的时间至少在25亿年以上。从那时起，大气中便含有丰富的游离氧了。