在地球外面，包围着一层厚厚的大气。从地球表面垂直向上，这层大气可以延伸到数千公里的高空。大气是随着高度的增加，越往上密度越小。地球大气与星际窨并没有严格的界限。
根据卫星探测资料，在2 000到3 000公里的高空，大气的密度已经和星际空间物质密度很接近了，这个高度可以近似地看成是地球大气的上界。
大气是一种无色、无味、无臭的混合气体，其物理性质在垂直方向上差异非常显著。按其物理性质的不同，在垂直方向上可将大气分为五层：一、对流层紧贴地面的一层叫对流层。它的高度因纬度不同而不一样，有低纬度热带地区，对流层的高度约为17～18公里；在中纬度温带地区约为10～12公里；在高纬度寒带地区仅为8～9公里。
对流层有三个主要特征：
（1）温度随着高度的增高而降低，平均每上升1 000米温度降低6℃。
（2）大气不断地进行对流运动，所以称为对流层。在地球表面，不同纬度，不同地表状况，受热不均。受热多的地方大气温度高，密度小，大气处于不稳定状态，容易发生空气的上升运动；而在相对冷的地方，气温低，空气密度大，容易发生空气的下沉运动。大气的这种上升和下沉运动，称为对流运动。
不同纬度带因受热不均，对流运动所达高度也不一样，所以高纬度与低纬度之间对流层的高度也不一样。
（3）经常发生复杂而剧烈的天气现象。大气中的水蒸气几乎全部集中在对流层，由于对流运动，造成云、雨、雪、雹等天气现象。
对流层与人的关系最密切，人类活动主要集中在对流层里，对流层的状况和异常现象的出现，都将影响到人类的生活。在科学技术飞速发展，工业高度发达的今天，人类对大气的影响也越来越显著。
二、平流层自对流层向上到50～55公里这一层叫平流层。平流层的空气比对流层稀薄多了。这层温度状况与对流层大不一样，先是随高度增加而温度不变或变化很小，再往上则是随高度增加而温度也增高。这层大气以水平运动为主，大气比较平稳。同时大气中水蒸气、尘埃含量很少，透明度很好，很少有天气现象出现，有利于飞机飞行。在20～25公里的高度上，是臭氧修配中的臭氧层。臭氧层能保护地球表面的生物，不受太阳紫外线伤害。
三、中层自平流层向上85公里左右的一层叫中层，这层温度自下向上迅速降低，并有强烈的对流运动。
四、热层自85公里到800公里左右的一层叫热层。这层温度自下向上迅速增高，在300公里高度上温度达到1 000℃以上，所以这一层叫做热层。由于这层大气处于高度电离状态，所以又称为电离层。电离层在太阳光（主要是紫外线）照射下，气体分子被电离为带电的正离子和自由电子。其中从离地面85～500公里的区域里，电离密度比较高。美丽的极光就出现在电离层中。电离层能反射无线电波，使无线电波绕地球曲面进行远距离传播，所以我们能够收听到很远地方电台的广播。
五、散逸层800公里高度以上统称为散逸层。它是地球大气向星际空间过渡的层次。在这里，空气极其稀薄。大家知道，声音是靠空气来传播的。在散逸层，由于空气非常稀少，即使在你耳朵旁边开大炮，也难听到什么声音了。