1.看不见摸不着的大气圈
就像棉被一样，地球的周围包围着一层厚厚的大气，人类就在这条棉被——这层大气的底部生活着。这个看不见、摸不着的大气圈里，发生着种种有趣的自然现象，为人类的生存提供了可靠的保障。
大气圈又叫大气层，主要由气体组成，当然其中也存在少量的固体、液体和离子，前两者主要出现在对流层，而最后一个主要出现在离地面较远（相对较稀薄）的大气中。
在气态物质中，氮气占去大半部分（78.08%），其次是氧气（20.94%），再次是氩气（0.93%），还有少量的二氧化碳、稀有气体和水蒸气。
空气是混合物，成分虽然很复杂，但相对来说比较固定，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。
水和各种杂质尘埃是形成云、雨、雪、雾的重要物质。
大气层的空气密度随着高度的增加而逐渐减小，越高空气越稀薄。据推算，在360公里高空的大气层中，空气密度只有海平面附近的万亿分之一。
大气层的厚度大约在1000千米左右，但没有明显的界限。大气圈是由5部分组成的，由下至上依次是：对流层、平流层（或同温层）、中间层、热层（或暖层）、散逸层（或外层），再往上就进入星际空间了。
2.对流层
对流层，位于大气的最低层，集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。这一层空气的运动，是以上升气流和下降气流为主。
对流层，在地球上各处的厚度不一，并随着纬度和季节的变化而变化。
对流层在低纬度地区平均高度为17～18千米，在中纬度地区平均为10～12千米，极地平均为8～9千米，并且夏季高于冬季。
对流层中的气温，随高度升高而降低，高度平均每上升100米，气温大约降低0.65℃左右。由于对流层大气的主要热源是地面辐射，所以离地面越高的地方受热就越少，气温就越低。
青藏高原比相同高度的其他地区，温度明显高，就是因为它提高了地面辐射的位置。
对流层受地表影响较大，气温、湿度等水平分布不均匀，空气运动相当强烈，再加上90%以上的水气集中在对流层中，所以云、雾、雨、雪等众多天气现象都发生在对流层，其中雨、雪、冰雹主要以大气降水的形式降到地表。
大气降水时必有云，但有云未必有大气降水。云的形成过程，是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态，而发生凝结的过程。云吸收从地面散发的热量，并将其反射回地面，这有助于使地球保温。但是云同时也将太阳光直接反射回太空，这样便有降温作用。
雾简单地说，就是接近地面的云，主要是气温降低造成的，一般秋冬早晨多雾。
城市中的烟雾是由于人类的活动所造成的。
对流层集中了大气圈气体的90%以上，因此各种化学反应在这里是十分丰富的。
对流层是人类及生物主要活动的区域，这一层的各种天气变化，影响着生物的生存和行为，是大气层中与人们生活和生产关系最密切的一层。
因此，加深对对流层天气的了解，准确地把握天气变化的规律，对于工农业生产、交通、航天、航海以及人们日常生活都有重大的意义。
3.平流层
平流层也叫同温层，是在对流层以上到海拔大约50千米的大气圈区域。在中纬度地区，平流层位于离地表10千米至50千米的高度。而在极地，这层则最低离地表8千米左右。
平流层是夹于对流层与中间层之间。平流层中的气体流动十分平稳，没有对流层的剧烈。这里基本没有水汽，天气变化很少发生，适于飞机的航行。
平流层气温随高度上升而上升，原因在于其底部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。平流层的顶部气温与地面气温差不多，高温层在上面低温层在下，因而气流较为稳定。
在温带地区，商业客机一般会在离地表10千米的高空，即平流层的底部处巡航。这是为了避开对流层因对流活动而产生的气流。而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层发生了对流超越现象。
滑翔机一般会在上升暖气流上滑翔，这股气流从对流层上升到达平流层就会停止。这样一来，变相为世界各地的滑翔机设定了高度限制。
对流层与平流层加在一起，占了99%的大气组分。因此，剩下的两层都是十分稀薄的。
4.臭氧层
在距离地球表面1550千米的高空，因受太阳紫外线照射的缘故，形成了包围在地球外围空间的臭氧层。这臭氧层也正是人类赖以生存的保护伞。
臭氧层中的臭氧，可吸收90%左右的太阳紫外线，使生物免受侵害，对维持地球的生态环境具有无可替代的作用。
臭氧主要是大气中的氧制造出来的。此外，雷电作用也产生臭氧。臭氧分布在地球的表面。少量的臭氧会使人感到精神振奋，但过强的氧化性也使其具有杀伤作用。
氟利昂、核爆炸和喷气式飞机都会使臭氧减少。科学分析发现，平流层中的臭氧减少1%，到达地面的紫外线强度便增加2%。
据估计，由于人类活动的影响，臭氧含量已减少了3%。到2025年，有可能会减少10%。臭氧层的破坏将使紫外线等短波辐射增强，会导致皮肤癌患者增加，同时给自然生态系统带来严重影响。维护臭氧层的平衡，已成为一个全球性的环境问题。
臭氧层，就是地球一道天然屏障，使地球上的生命免遭强烈的紫外线伤害。然而，从20世纪70年代以来，地球上的臭氧层正在遭到破坏。
20世纪70年代，当时英国的科学家通过观测首先发现，在地球南极上空的大气层中，臭氧的含量开始逐渐减少，尤其在每年的910月（这时相当于南半球的春季）减少更为明显。美国的“云雨7号”卫星进一步探测表明，臭氧减少的区域位于南极上空，呈椭圆形，1985年时已和美国整个国土面积相似。这一切就好像天空塌陷了一块似的，科学家把这个现象称为南极臭氧洞。
据世界气象组织最新调查，南极上空的臭氧层空洞比以往扩大了近一倍，已达2100万平方千米。南极臭氧洞的发现，使人们深感不安，它表明包围在地球外的臭氧层已经处于危机之中。于是科学家在南极设立了研究中心，进一步研究臭氧层的破坏情况。1989年，科学家又赴北极进行考察研究，结果发现北极上空的臭氧层也已遭到严重破坏，但程度比南极要轻一些。
另外，平流层飞行器和氟利昂的增多，使赤道一些地区的上空臭氧损耗也高达20%以上，我国科学家在青藏高原也发现了臭氧损耗的低值区。
5.中间层、热层和散逸层
中间层是自平流层向上至海拔85千米的区域。中间层几乎没有臭氧，而氮气和氧气等气体所能吸收波长更短的太阳辐射，又大部分已经被上层大气所吸收了，所以气温随高度增高而迅速下降，顶部气温降到-83℃以下。
这一层空气很稀薄，垂直对流运动很强烈。
在中间层6090千米高度上，存在着电离层的一部分。电离层的存在，对反射无线电波具有重要意义。人们在远方之所以能收到无线电波的短波通讯信号，就是和大气层有此电离层有关。
热层又叫暖层，是中间层以上至海拔约800千米左右的区域。这里的化学反应相对于地表要快得多，基本上物质都以其高能状态存在，热层温度结构主要受太阳活动的支配。
在中间层和热层里，经常会出现许多天文现象，例如极光、流星等。
这一层温度随高度增加而迅速增加，层内温度很高，昼夜变化很大，热层下部有少量的水分存在，因此偶尔会出现银白并微带青色的夜光云。
散逸层也叫“外层”，是800千米高度以上的大气层，是地球大气的最外层。
散逸层温度很高，空气粒子运动很快，又离地心较远，地球引力作用小，所以这一层的大气质点经常散逸至星际空间。这个高度可看做地球大气的上界。
这一层是电离气体组成的广阔而又极其稀薄的大气层，大气密度已经与星际非常接近，气温随着高度的升高而升高。
散逸层是人造卫星、空间站、火箭等的运行空间。
6.电离层的形成
由于太阳和各种宇宙射线的辐射，空气分子被电离，从而形成电离层。
电离层在垂直方向上，呈分层结构一般划分为D层（距地面高度6080千米）、E层（100120千米）、F1层（200千米）、F2层（200900千米）。
电离层分层结构，只是电离层状态的理想描述，实际上电离层总是随纬度、经度呈现复杂的空间变化，并且具有昼夜、季节、年、太阳黑子周等变化。由于电离层各层的化学结构、热结构不同，各层的形态变化也不尽相同。
电离层扰动，常严重影响电离层中无线电波的传播环境。
电离层突然骚扰，主要是由太阳活动引起的。此外，火山喷发、地震、台风和雷暴、地面核试验激发的重力波、高空核实验的各种电离辐射、大功率短波雷达加热等人工手段和空间飞行的释放物，也能引起电离层扰动。
这些自然因素和人为因素激发的电离层扰动，是外空环境监测的主要对象。
电离层对电波传播的影响，与人类活动密切相关，如无线电通讯、广播、无线电导航、雷达定位等。
中波和短波都能借助电离层的反射，传播到较远的距离，最常用的是短波通信。1901年，意大利电气工程师和发明家马可尼用电磁波进行了约2千米距离的无线电通讯实验，他发射的无线电信息，成功地穿越大西洋，从英格兰传到加拿大的纽芬兰省。此后短波用做全球性的国际通讯媒介，便开始发达起来了，向世界宣布了无线电的诞生。
7.大气圈的作用
我们知道，大气是地球上生命物质的源泉。通过生物的光合作用（从大气中吸收二氧化碳，放出氧气，制造有机质），大气进行着氧和二氧化碳的物质循环，并维持着生物的生命活动，所以没有大气就没有生物，没有生物也就没有今天的世界。
地球表面的水，通过蒸发进入大气，水汽在大气中凝结，以降水的形式降落地表。这个水的循环过程往复不止，所以地球上始终有水存在。如果没有大气，地球上的水就会蒸发掉，变成一个像月球那样的干燥星球。如果没有水分，自然界就没有生机，也就会没有当今世界。
大气层又保护着地球的“体温”，使地表的热量不易散失，同时通过大气的流动和热量交换，使地表的温度得到调节。
大气的水热状况可以影响一个地区的气候的基本特征，进而决定该地区的水文特点、地貌类型、土壤发育和生物类型，从而对地球表面的整个自然环境的演化进程，起着重要作用。
大气中含有细微的岩屑和水汽，而地壳岩石中和水体中，也有空气存在，它们是互相渗透和互相影响的。大气中的氧和碳酸气，大气的湿度变化以及风雨等，都直接作用于地表的岩石，所以大气的活动对地壳岩石的形成和破坏均有影响。
另外，大气还可便人类免受宇宙星体的撞击，例如，陨石冲击地球时的速度是非常大的，如果没有厚厚的大气将其燃烧掉，后果将是不可设想的。大气还能吸收各种宇宙射线，从而保护地球上的生物的安全。
8.大气污染
我们把凡是能使空气质量变坏的物质，统称为大气污染物。
目前已知大气污染物约有100多种，包括自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、核爆炸等）两种，且以后者为主，尤其是工业生产和交通运输所造成的污染。
大气污染危害人体健康，对动植物的生长和发育产生负面作用；大气污染可造成酸性降雨，对农林牧业和水产养殖业产生不利的影响。同时，大气污染对全球气候产生影响，减弱太阳辐射，破坏高空臭氧层，危及人类和生物的安全。
大气污染主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。影响大气污染范围和强度的因素，有污染物的性质（物理的和化学的），污染源的性质（源强、源高、源内温度、排气速率等），气象条件（风向、风速、温度层结等），地表性质（地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等）。
防治大气污染的方法很多，根本途径是改革生产工艺，综合利用，将污染物消灭在生产过程之中。
另外，全面规划，合理布局，减少居民稠密区的污染；在高污染区，限制交通流量；选择合适厂址，设计适当烟囱高度，减少地面污染；在最不利气象条件下，采取措施，控制污染物的排放量也可有效防治大气污染。