大氣圈又叫大氣層，是一層包圍在地球表麵很厚的氣體層，是自然環境的重要組成部分，也是地球上生物及人類維持生命活動不可缺少的物質條件。厚厚的大氣，使地球保持適當的“體溫”，為人類生存提供了適宜的溫度條件；大氣阻擋了來自宇宙及太陽的各種有害輻射，消除、減輕了來自星際空間的物質對地球的襲擊，起到了“保護傘”的作用。大氣又是自然界中最活躍的組成要素，它對地球表麵的許多自然現象都有重要的影響，並間接地為人類提供豐富的光、熱、水資源。
大氣層的組成
大氣層的成分主要有氮氣、氧氣、氬氣，還有少量的二氧化碳、稀有氣體和水蒸氣。
大氣層的空氣密度會隨著高度的增加而減小。其厚度大約在1000千米以上，但沒有明顯的界限。根據大氣層高度的不同而表現出不同特點，可將其分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層，再往上就是星際空間了。
除此之外，大氣層還有兩個特殊的層：臭氧層和電離層。臭氧層介於對流層和平流層之間，因為這一層主要是由受太陽紫外線的光化作用而變成的臭氧組成。電離層則很厚，大約距地球表麵80千米以上。
大氣對太陽輻射的削弱作用
大氣對太陽輻射的削弱作用主要表現在三個方麵，即大氣對太陽輻射的吸收、反射和散射。
大氣中的臭氧能強烈地吸收波長較短的紫外線；對流層中的水汽和二氧化碳則主要吸收太陽輻射中波長較長的紅外線。
大氣中的雲層和塵埃具有反光鏡的作用。它能把一部分投射到其上麵的太陽輻射反射回宇宙空間。雲層愈厚，反射也就愈強。
大氣中的空氣分子、微小塵埃等質點，可以使太陽輻射的能量，以它們為中心，向四麵八方散射開，使一部分太陽輻射不能到達地麵。
經過這三方麵的削弱，太陽輻射再到達地麵時，就不會對地麵上的人和動植物造成傷害，從而保護了地球的生存空間。
大氣的保暖作用
地球在吸收了太陽光後，除去反射回太空的部分，其他大部分都被保留了下來，這就是大氣的保溫作用。大氣把這些熱能儲存起來，使其均勻地包住整個地球，不致熱量散失，即使在沒有太陽輻射的晚上，也不會使地表溫度下降得太厲害，從而對地球表麵的溫度起到調節作用。這種作用就是大氣的保溫作用。
天為什麼是藍的？
在地球表麵的空氣中，有無數極微小的塵埃、水滴等物質。當太陽光照射地球時，光線會穿過大氣層，這時，陽光會被大氣中的水汽和塵埃所阻擋，並進行散射。因為空氣對不同色光的散射並不相同，如紅色、橙色、黃色等波長較長的光線都會穿過大氣層達到地麵，而波長較短的光則會被“阻擋”在空中，而散射最厲害、最多的是藍色光，所以，我們看到的天大多都是呈現藍色。
地球的“保護傘”：臭氧層
太陽是一個非常巨大的熱球體，其表麵溫度可以高達6000℃，是地球“取之不盡，用之不竭”的能量來源。我們平時肉眼可看到的七彩光是可見光範圍的太陽輻射，事實上，到達地麵的太陽光還有紅外線和紫外線等。而太陽輻射的紫外光中有一部分能量極高，如果它們直接到達了地球表麵，就可能會破壞生物分子的蛋白質和基因物質，造成細胞的破壞和死亡。然而，神奇的自然力量改變了這一過程，地球上方的大氣層就像一個過濾器，將太陽輻射中的這些有害部分阻擋在大氣層之外。完成這一工作的，就是人們熟知的臭氧層。
臭氧與人體呼吸的氧氣是“親兄弟”。正是由於臭氧和氧氣之間的平衡，才使整個大氣層中形成了一個較為穩定的臭氧層。臭氧層的高度約在距離地球表麵15—25千米處。臭氧對紫外線輻射有很強的吸收作用，能有效地阻擋對地表生物有傷害的紫外線。因此，實際上可以說，正是在臭氧層形成之後，地球才有了生命的生存、延續和發展，臭氧層是地表生物係統名副其實的“保護傘”。
臭氧層的破壞
近幾十年來，人們開始廣泛地使用一些消費品，其中不少消費品都含有一種人工合成的化合物，名叫氯氟烴。比如用於空調和冰箱的製冷劑氟利昂，空氣清新劑中的噴霧，護發品摩絲。在一些消費品的生產過程中也要使用到氯氟烴，比如泡沫塑料的發泡劑。而氯氟烴會釋放到大氣中, 在它上升到高空時會分解出氯原子，自由的氯原子遇上臭氧分子之後，就會把臭氧分子分解掉。一個氯原子可以分解上萬個臭氧分子。其導致的直接結果就是，高空中由臭氧分子組成的臭氧層變薄, 出現空洞。臭氧層受損的直接後果就是太陽光中的紫外線對地球表麵的輻射增加。
與1969年相比，美國、加拿大、西歐、俄羅斯、中國、日本等國的上空，臭氧層已變薄了3％。南極上空甚至出現了與美國國土麵積大小幾乎相當的臭氧空洞。
臭氧空洞的發現
1983年，美國科學家首次在南極上空發現了臭氧空洞。自發現以後，南極上空的臭氧空洞依然在逐年擴大，到1998年9月，臭氧空洞的麵積達到了2600—2700萬平方千米。僅僅兩年之後，也就是2000年9月，臭氧空洞麵積達到了創紀錄的2700—2800萬平方千米，比歐洲大陸兩倍的麵積總和還大。現在的臭氧空洞已經發展到南半球一些國家的上空。在智利南部，有個“蒙塔市”，此城市有個別稱是“死城”。就是因城市上空的臭氧層遭到破壞，人們不敢冒著生命危險到強烈陽光下活動，使人們失去了享受陽光的自由。白天在大街上很難見到人，故得名“死城”。智利已頒布法規，禁止人們在中午太陽紫外線最強烈的時候外出活動，以防紫外線侵害。如必須外出，一定要采取保護措施。
臭氧層現狀
自從1980以來，在北緯25—60度上空的臭氧層已經變薄大約3％～6％，地球表麵平均增加了大約4％～7％的紫外線(UV-B)。在一些特定地區每年的一定時間裏臭氧會更為稀薄。例如在春季，北極地區的臭氧層變薄15％，在太平洋地區臭氧層大約變薄50％，從而使地球表麵分別增加了22％和130％的紫外線(UV-B)。
臭氧層空洞對人類健康的危害
臭氧層空洞對人類健康有著很大的危害。盡管紫外線的存在也有一定的益處，它對促進在皮膚上合成維生素D，並對骨組織的生成、保護均起有益作用。但如果紫外線（λ=200—400nm）中的紫外線B（λ=280—320nm）過量照射的話，就可能引起皮膚癌，影響人體免疫係統功能，或引起白內障等眼部疾病。據有關人員估計，平流層臭氧減少1％（也就是紫外線B增加2％），皮膚癌的發病率將會增加4％～6％。按現在全世界每年大約有10萬人死於皮膚癌計，死於皮膚癌的人每年會增加5000人。在長期受太陽照射地區的淺色皮膚人群中，50％以上的皮膚病都是由陽光誘發的，也就是說，膚色淺的人比其他種族的人更易患各種由陽光誘發的皮膚癌。此外，紫外線還會使皮膚過早老化。
大氣運動的表現形式
由於地球上地表物質組成極其複雜（海陸分布、高低起伏），導致等壓線閉合成高壓、低壓中心，而不再是帶狀分布，因此氣旋、反氣旋是大氣運動最常見的形式。氣旋從其氣壓分布狀況來看，就是低壓；反氣旋從其氣壓分布狀況來看，就是高壓。
氣旋
氣旋是指大氣中水平氣流呈逆(順)時針旋轉的大型渦旋。
在同一高度上，氣旋中心的氣壓一般比四周要低。氣旋近似於圓形或橢圓形，小氣旋的水平尺度為幾百千米，大的則可達到三四千千米，常發生劇烈的變化。一般氣旋是根據它形成和活動的主要地區或它的熱力結構進行分類的。按地區可以劃分為：溫帶氣旋、熱帶氣旋和極地氣旋性渦旋等；按熱力結構則可劃分為：冷性氣旋和熱低壓等。
反氣旋
反氣旋是指中心氣壓比四周氣壓高的水平空氣渦旋。
在北半球，反氣旋內的空氣流動方向通常為順時針。而南半球剛好相反。反氣旋的水平尺度與氣旋相比，有很大的不同，就大小而言，反氣旋的直徑小的也有幾百千米，大的要達到五六千千米。
因為反氣旋中的空氣流向是從中心向外擴散，所以很容易形成下沉氣流。因此，在反氣旋控製下的區域，天氣狀況一般都比較好。在季節上來說，就是：冬季多晴、天氣冷，夏季多晴、氣溫高，春季風和日麗，秋季秋高氣爽。
熱帶氣旋
熱帶氣旋是一種強大而深厚的熱帶天氣係統，是經常發生在熱帶或副熱帶洋麵上的低壓渦旋。它一般在熱帶地區離赤道平均3—5個緯度外的海麵上形成，是組成大氣循環的其中一個組成部分，熱帶氣旋能把熱能和地球自轉的角動量從赤道地區帶往較高的緯度。
熱帶氣旋最大的特點是：它的能量來自水蒸氣冷卻凝固時放出的潛熱。
熱帶氣旋在登陸後，或當移到溫度較低的洋麵上時，會因為失去溫暖而潮濕的空氣供應能量，而減弱消散或轉化成溫帶氣旋。
熱帶氣旋的氣流在北半球沿逆時針方向旋轉，在南半球則以順時針方向旋轉。
氣團
在水平方向上大氣 (溫度、濕度和穩定度等)分布比較均勻的大範圍空氣團被稱為氣團。在同一氣團中，各地氣象要素變化不太劇烈，垂直分布幾乎相同，出現的天氣現象也大致一樣。
由於氣團形成的地理環境的不同，因此表現出的物理性質也不同。
氣團的地理分類
氣團的地理分類是根據氣團形成源地的地理位置來進行的分類。
在地理分類中，按源地的溫度性質，可以將氣團分為冰洋氣團、極地氣團、熱帶氣團和赤道氣團四大類；
按源地的濕度性質，則可將氣團分為海洋性氣團和大陸性氣團兩種。
綜合溫度和濕度這兩大特性，可將全球的氣團分為七種。
1.北極大陸氣團：特點是溫度低、低層具有強逆溫層，氣層相當穩定，濕度小。它形成於冰雪覆蓋的北冰洋，天氣比較晴朗，但幹燥、寒冷。
2.南極大陸氣團：特點與北極大陸氣團一樣，形成的地理位置是冰雪覆蓋的南極大陸。
3.極地大陸氣團：這種氣團形成於中高緯度的大陸上。冬季，氣團低層溫度很低，有強烈的逆溫現象，空氣層穩定，天氣與冰洋氣團相似；夏季，由於受大陸熱力狀況的影響，空氣層不穩定，加上濕度比較大，常出現多雲的天氣。
4.極地海洋氣團：形成於南半球中緯度海洋和北太平洋、北大西洋一帶。極地海洋氣團多數由極地大陸氣團移動到海洋上變性而成。冬季時，由於洋麵的溫度比大陸高，容易形成對流雲，產生降水的幾率比較大；夏季時則與極地大陸氣團的性質相似。
5.熱帶大陸氣團：特點是炎熱、幹燥，在它長久控製的地區經常形成嚴重的幹旱。這種氣團主要源自於副熱帶沙漠地區。
6.熱帶海洋氣團：特征是溫度高，濕度大，低層不穩定，由於高壓中部盛行下沉氣流，中層存在下沉逆溫，阻礙了對流的形成，在它控製的地區，天氣以晴為主。主要形成於副熱帶高壓控製的海洋上。
7.赤道海洋氣團：從字麵上我們就可以看出來，它形成的地理位置位於赤道附近的洋麵。其特征是：高溫高濕，氣層很不穩定，在氣團的影響下，多雷暴和陣性降水天氣。
氣壓
氣壓是指單位麵積上空氣分子在運動時對物體表麵所產生的壓力。
地球是被厚厚的大氣層所包圍著的，而這些大氣卻像水一樣可以自由地流動，同時，它也受重力作用。因此空氣的內部向各個方向都有壓強，這個壓強就是空氣的大氣壓。大氣壓在標準狀態下為1.013×105Pa（帕）即一個標準大氣壓=1013百帕。
氣壓的大小與海拔高度、大氣溫度 、大氣密度等有密切關係。一般隨著高度的升高而按指數規律遞減。
氣象觀測中用來進行測量氣壓的儀器有很多，最常用的有水銀氣壓表、空盒氣壓表和氣壓計。
等壓線
氣象學上，表示水平麵氣壓場的情況通常是用等壓線。這是在一定時間內氣壓相等的地點在平麵圖上連接起來所形成的封閉線。它顯示一定範圍內氣壓高低的分布狀況，是分析天氣預報的依據之一。等壓線越密，氣壓梯度越大。
由於氣壓會隨著高度的不同而發生變化，所以，必須先把各地的氣壓訂正為海平麵氣壓進行比較。通常，等壓線會每隔2.5或500帕畫一條，在其兩端或閉合等壓線的北方標注氣壓數值。
氣壓帶的分類
氣壓帶，是由於地球表麵緯度高低不同，接受太陽輻射時形成的不同的氣壓區域。
假設地球表麵是平滑、均勻的，氣壓水平分布表現出緯向帶狀。
1.兩個極地高壓帶分布在北極和南極極區。它們是在低空形成的高壓帶。特點是冬季強度增大，範圍擴展；夏季勢力減弱，範圍收縮。
2.兩個副極地低壓帶分布在南、北緯60度及其兩側，是在低空形成的低壓帶。
3.兩個副熱帶高壓帶分布在南、北緯20—30度的強大高壓帶。它們隨季節的變化而在南、北幾個緯度間移動，是對大氣環流影響最大的氣壓帶。
4.一個赤道低壓帶分布在赤道附近。因赤道地區終年高溫，空氣受熱膨脹上升，在高空向兩側外流，引起氣柱質量減少，低空形成低壓帶。
氣壓帶可隨太陽直射點位置的變化而南北平移。
高氣壓與低氣壓
高氣壓是指在同一高度上，中心氣壓高於四周的大氣渦旋。
高氣壓也稱為反氣旋，在它控製的區域內，容易形成少雲、雨和大風天氣。
低氣壓是相對高氣壓而言的。某地區氣壓的高低是與周圍比較而言的，其中氣壓最低的地方，叫做“低氣壓中心”。四周壓力較高地方的空氣都會流到中心來，就好像四周高山上的水都要彙集到盆地中心一樣。北半球的低氣壓中心附近，風是向中心吹進，為逆時針方向的旋渦，而且，吹進來的空氣上升，會形成上升的氣流，一般為陰雨天氣。
熱力環流
熱力環流是大氣運動最簡單的形式，它是由於地麵的冷熱不均而形成的空氣環流。
熱力環流在現實生活中的存在比較廣泛，例如山穀風、海陸風、城市風等都是熱力環流的具體體現。
熱力環流還與城市規劃有著密切的聯係。城市內部由於人類活動會排放出大量的餘熱，與郊區相比呈現“熱島效應”。城市與郊區之間就會形成熱力環流。因此，為保護城市的大氣環境，在進行城市規劃時，一定要研究城市風的下沉距離。一方麵將大氣汙染嚴重的工業布局在城市風下沉距離之外，以避免工廠排放的汙染物流向城區；另一方麵，應將工業衛星城建在城市風環流之外，以避免相互汙染。
氣溫
大氣的溫度簡稱氣溫，在我國，氣溫采用的是攝氏溫標，也就是以攝氏度作單位，符號用℃來表示。通常要想反映大氣的冷熱程度，人們用大氣溫度數值的大小來反應大氣的冷熱程度並利用水銀（酒精）熱脹冷縮的原理發明了溫度計，用以更科學地測出溫度。具體方法是：將溫度計安裝在特殊裝置內，多是被放在距地麵1.5米高處的百葉箱中，在一天內觀測3—4次，以達到對氣溫進行自動和連續監測。
平均氣溫指特定的一段時間內，各次觀測氣溫值所得到的算術平均值。由於溫度的計算時間長短不同，便產生日平均氣溫、月平均氣溫和年平均氣溫等更具體的氣溫。
在氣溫概念中，還經常遇到極端氣溫這個名詞，也叫絕對氣溫。它指的就是曆年中給定時段內所出現的氣溫極端值，可分為極端最低氣溫和極端最高氣溫。曆年中給定時段內所出現的最低氣溫中的最低值叫做極端最低氣溫（絕對最低氣溫）；曆年中給定時段內所出現的最高氣溫中的最高值叫做極端最高氣溫（絕對最高氣溫）。
氣溫變化原因
地球的平均氣溫在過去1萬年間似乎一直非常穩定，上下的波動都不到1℃，這使得人類文明能夠在舒適的15℃下快速發展。但人類文明成功的本身卻對一直倍加關照我們的氣候構成了破壞性的威脅，使得氣溫不再穩定。氣溫變化的原因主要有以下四方麵：