即使在南极洲——地球上最干燥的地方，空气中也含有水分。如果空气是完全干燥的，将会有更多的从地表辐射的热量散失在太空中。值得地球上的生命庆幸的是，空气包含能很好地吸收能量的水汽。更值得庆幸的是，空气中的水汽能够持续不断地得到补充。在不断的循环中，水从陆地和海洋蒸发并聚集成云。然后产生雨、雪或其他形式的降水，其整个过程都是自我循环的。
空气有施加压力的重量。空气越多，重量越大，压力越强。空气的深度——大气层厚度，依据地球的地势而变化。在山巅处空气就比较少，因此大气压就比山谷中气压低。
气压还受温度的影响，温度的高低标志着分子运动的程度。空气分子不停地彼此来回运动，周围的任一分子都可能会碰巧与之相撞。这种撞击继而产生热量。因此气压越强一也就是说，有更多的分子彼此相互碰撞，空气温度就高。此外，运动的分子数量越多，为其所占据的空间就越大。所以，对于给定的同体积的暖空气和冷空气，前者含有的分子数量要少于后者。暖空气较小的密度意味着它比较轻，相对于密度较大，较重的易于下沉的冷空气而言更易于上升。
大气中的水分子在三种状态之间不停地来回转化：气态、液态和固态。雨从云中降落意味着更多的水分子脱离气态并形成小水滴（凝结），相对于水分子从小水滴状态进入气体状态（蒸发）。
这两个过程，凝结和蒸发，在我们周围空气中时时刻刻都在进行着，但因温度不同，进行的速度也会有所不同。例如，在一个晴朗无云阳光灿烂的日子里，热量会加速蒸发的速度，防止空气中的小水滴存活太久。所以，返回水汽的水分子比以小水滴形式存在的水分子要多。空气冷却，蒸发的速度会下降直至蒸发的水分子少于凝结的水分子：在这一点上，我们说空气饱和，水汽通常会凝结成小微滴，形成云、薄雾和浓雾。