地球大氣層又稱大氣圈，是因重力關(guān)系而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的氣體圈層，包圍著海洋和陸地。大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒有確切的上界，在離地表2000--16000公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下，土壤和某些巖石中也會有少量氣體，它們也可認為是大氣圈的一個組成部分。
地球上的大氣，有氮、氧、氬等常定的氣體成分，有二氧化碳、一氧化二氮等含量大體上比較固定的氣體成分，也有水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等變化很大的氣體成分。其中還常懸浮有塵埃、煙粒、鹽粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、細菌等固體和液體的氣溶膠粒子，這些混合氣體被稱為空氣。
整個大氣層隨高度不同表現(xiàn)出不同的特點，分為對流層、平流層、臭氧層、中間層、熱層和散逸層，再上面就是星際空間了。
對流層位于大氣的最低層，從地球表面開始向高空伸展，直至對流層頂，即平流層的起點為止。平均厚度約為12公里，他的厚度不一，其厚度在地球兩極上空為8公里，在赤道上空為17公里，是大氣中最稠密的一層，集中了約75%的大氣質(zhì)量和90%以上的水汽質(zhì)量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節(jié)而變化。他的高度因緯度而不同，在低緯度地區(qū)平均高度為17--18公里，在中緯度地區(qū)平均為10--12公里，高緯度地區(qū)平均為8--9公里，并且夏季高于冬季。
對流層的特點是：溫度隨高度的增加而降低。這是因為該層不能直接吸收太陽的短波輻射，但能吸收地面反射的長波輻射而從下墊面加熱大氣。因而靠近地面的空氣受熱多，遠離地面的空氣受熱少。每升高1公里，氣溫約下降6.5度；空氣對流：因為巖石圈與水圈的表面被太陽曬熱，而熱輻射將下層空氣烤熱，冷熱空氣發(fā)生垂直對流，又由于地面有海陸之分、晝夜之別以及緯度高低之差，因而不同地區(qū)溫度也有差別，這就形成了空氣的水平運動；溫度、濕度等各要素水平分布不均勻：大氣與地表接觸，水蒸氣、塵埃、微生物以及人類活動產(chǎn)生的有毒物質(zhì)進入空氣層，故該層中除氣流做垂直和水平運動外，化學(xué)過程十分活躍，并伴隨氣團變冷或變熱，水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、霧等一系列天氣現(xiàn)象。
平流層距地表約10--50公里處的大氣層。位于對流層之上，散逸層之下。平流層亦稱同溫層，是地球大氣層里上熱下冷的一層，此層被分成不同的溫度層，當中高溫層置于頂部，而低溫層置于底部。
平流層的特點是：與位于其下貼近地表的對流層剛好相反，對流層是上冷下熱的。在中緯度地區(qū)，平流層位于離地表10--50公里的高度，而在極地，此層則始于離地表8公里左右。對流層上面，直到高于海平面50公里這一層，氣流主要表現(xiàn)為水平方向運動，對流現(xiàn)象減弱，這一大氣層叫做“平流層”，又稱“同溫層”。這里基本上沒有水汽，晴朗無云，很少發(fā)生天氣變化，適于飛機航行。在20--30公里高處，氧分子在紫外線作用下，形成臭氧層，像一道屏障保護著地球上的生物免受太陽紫外線及高能粒子的襲擊。
中間層又稱中層。自平流層頂?shù)?5公里之間的大氣層。
中間層的特點是：因臭氧含量低，同時，能被氮、氧等直接吸收的太陽短波輻射已經(jīng)大部分被上層大氣所吸收，所以溫度垂直遞減率很大，對流運動強盛。中間層頂附近的溫度約為190K；空氣分子吸收太陽紫外輻射后可發(fā)生電離，習(xí)慣上稱為電離層的D層；有時在高緯度地區(qū)夏季黃昏時有夜光云出現(xiàn)。
電離層是地球大氣的一個電離區(qū)域。60公里以上的整個地球大氣層都處于部分電離或完全電離的狀態(tài)，電離層是部分電離的大氣區(qū)域，完全電離的大氣區(qū)域稱磁層。也有人把整個電離的大氣稱為電離層，這樣就把磁層看作電離層的一部分。大約距地球表面10--80公里。散逸層在暖層之上，為帶電粒子所組成。
電離層的特點是：電離層從離地面約50公里開始一直伸展到約1000公里高度的地球高層大氣空域，其中存在相當多的自由電子和離子，能使無線電波改變傳播速度，發(fā)生折射、反射和散射，產(chǎn)生極化面的旋轉(zhuǎn)并受到不同程度的吸收。
除地球外，金星、火星和木星都有電離層。
外層，又名散逸層，熱層頂以上是外大氣層，延伸至距地球表面1000公里處。這里的溫度很高，可達數(shù)千度；大氣已極其稀薄，其密度為海平面處的一億億分之一。
外層特點是：外大氣層也叫磁力層，它是大氣層的最外層，是大氣層向星際空間過渡的區(qū)域，外面沒有什么明顯的邊界。在通常情況下，上部界限在地磁極附近較低，近磁赤道上空在向太陽一側(cè)，約有9--10個地球半徑高，換句話說，大約有65000千米高。在這里空氣極其稀薄。通常把1000公里之內(nèi)，即電離層之內(nèi)作為大氣的高度，即大氣層厚1000公里。
地球大氣層，既為生命所必需，又為地面生物提供良好的保護。如果沒有大氣，來自太空的隕石將像超級炮彈一樣，將地面的一切毀壞凈盡。因有大氣保護，絕大部分隕石尚未落地之前就已焚化消失。由此所產(chǎn)生的細微粉塵，則恰恰使直射的日光受到一定程度的散射。這一散射對人的視覺非常重要。它不但使天空呈現(xiàn)明亮美麗的蔚藍色，而且使地面的光照變得柔和均勻，使人獲得均衡的視覺。
地球的周圍有相當強的磁場，可使地面生物免受太陽粒子流的傷害，并在大氣層的高空形成電離層。大氣高空的電離層和臭氧層對來自太空的電磁波有良好的屏蔽作用，但卻容許可見光通過，這在地球物理學(xué)上稱為“可見光窗口”。對于頻率較紫光略高的紫外線，大氣只將其大部分吸收，卻容許少量通過，這一點也有重要意義。
那么，大氣層的最重要作用，就是地球的保護罩。
所有生物隨時隨地都需要呼吸，而呼吸的原料之一就是氧氣。氧氣是大氣層中的重要組成部分。
大氣層對地面既有保護作用，又有溫室效應(yīng)，可使地面溫度保持和暖而且穩(wěn)定。同時，一定強度的大氣壓力是使地面水在常溫下保持液體狀態(tài)的必要條件，故大氣層的厚度必須適中。如果大氣層太稀薄，保護作用不足，地表熱量易散失，以至溫度下降，晝夜溫差加大。而且氣壓太低，將使地面水在常溫甚至在低溫下即持續(xù)沸騰不已，直至全部氣化而消失，地面所有動植物均將因缺水而死。反之，如果大氣太厚重，則過高的氣壓非人和動物所能耐受，而且過強的溫室效應(yīng)，也將使地面溫度持續(xù)上升而危及動植物的生存。
大氣中組分是不穩(wěn)定的，無論是自然災(zāi)害，還是人為影響，會使大氣中出現(xiàn)新的物質(zhì)，或某種成分的含量過多地超出了自然狀態(tài)下的平均值，或某種成分含量減少，都會影響生物的正常發(fā)育和生長，給人類造成危害。
但是隨著近年來人類工業(yè)的發(fā)展，在大氣層中釋放了很多有害氣體，導(dǎo)致了現(xiàn)在的大氣層開始變得稀薄了。那么抵抗太陽的能力也降低了，全球的溫度開始上升，使得地球的環(huán)境開始惡化，最后可導(dǎo)致大量生物生存不下去。
因而，如何維護好這個地球的“保護罩”，是人類必須面對的重大問題。