大气的结构
地球的最外层被一层总质量约为39×1015吨的混合气体包围着，它只占地球憩质量的百万分之一。大气质量在垂直方向的分布是极不平均的，由于受地心引力的作用，大气的质量主要集中在下部，50％的质量集中在离地面5千米以下，75％集中在10千米以下，90％集中在30千米以下的范围内。高度100千米以上，空气的质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。根据大气在垂直方向上温度、化学成分、荷电等物理性质的差异，同时考虑到大气的垂直运动状况，可将大气圈分为五层。
对流层对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。在赤道低纬度区为17～18千米；在中纬度区为10～12千米；两极附近高纬度区为8～9千米。夏季较厚，冬季较薄。这一层的显著特点是：①气温随高度升高而递减。在对流层，大约每上升100米，温度降低06℃。由于贴近地面的空气受地面辐射增温的影响而膨胀上升，上面冷空气下沉，所以在垂直方向上形成强烈的对流。②大气密度大。大气总质量的3／4以上集中在对流层。
在对流层中，因受地表的影响不同，又可分为两层。在1～2千米以下，因受地表机械、热力强烈作用的影响，通称为摩擦层或边界层，亦称低层大气。排入大气的污染物绝大部分活动在此层。在1～2千米以上，受地表影响变小，称为自由大气层，主要天气过程如雨、雪、雹的形成均出现在此层。对流层和人类的关系最为密切。
平流层对流层顶到约50～55千米的大气层为平流层，厚度约为38千米。在平流层下层，即30～35千米以下，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定；到30～35千米处时的温度约为－55℃，所以又称同温层；在30～35千米以上，温度随高度升高而上升，到平流层顶升至－3℃以上。这是因为，在高约15～35千米的范围内，有厚约20千米的一层臭氧层。因臭氧具有吸收太阳光短波紫外线的能力，同时在紫外线的作用下可被分解为原子氧和分子氧，当这些原子氧和分子氧重新化合生成臭氧时，可以热的形式释放出大量的能量，使平流层的温度升高。在平流层中空气没有对流运动，平流运动占显著优势，空气比下层稀薄得多且干燥，水汽、尘埃的含量甚微，大气透明度好，很难出现云、雨等天气现象。
中间层从平流层顶到80千米高度这一层称为中间层，在这一层里有强烈的垂直对流运动，气温随高度增加而下降，中间层顶温可降至－113～－83℃。
热成层中间层之上为热成层，有时也称为暖层，上界达800千米。该层的下部基本上是由分子氮所组成，而上部是由原子氧所组成。原子氧层可吸收太阳辐射出的紫外线，因而在这层中的气体温度随高度增加而迅速上升。由于太阳和宇宙射线的作用，该层大部分空气分子发生电离，使其具有较高密度的带电粒子，故称为电离层。电离层能将电磁波反射回地球，故对全球性的无线电通信有重大意义。
逸散层这是大气圈的最外层，高度在800千米以上，厚度为15000～24000千米。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大部分分子发生电离，使质子的含量大大超过中性氢原子的含量。逸散层空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同。由于空气受地心引力极小，气体及微粒可以从这层被碰撞出地球重力场而进入太空逸散。对逸散层的高度还没有一致的看法，实际上地球大气与星际空间具有相当厚的过渡层。该层的温度也是随高度增加而略有增加的。
大气的组成
大气是一种气体混合物，其中除含有各种气体元素及化合物外，还有水滴、冰晶、尘埃和花粉等杂质。因此，大气的组成包括以下几部分。
干洁空气所谓干洁空气是指在自然状态下的大气（由混合气体、水汽和杂质组成）除去水汽和杂质的空气，其主要成分是氮气，占7809％；氧气，占2094％；氩，占093％；其他各种的微量气体（如氖、氦、二氧化碳、氪）含量不到01％。可以看出，地球表面大气主要由氧、氮和几种惰性气体组成，它们约占空气总量的999％以上。除二氧化碳和臭氧外，其他组成在对流层的大气中是稳定的，甚至在平流层以至中间层，即约在90千米这段大气层里，这些气体组分的含量几乎可以认为是不变的。
干洁大气组成较稳定的主要原因，首先是分子态氮和惰性气体的性质不活泼。固氮作用所耗去的氮素基本上被反硝化作用形成的氮素所补充。自然界中由于燃烧、氧化、岩石风化、呼吸、有机物腐化分解所消耗的氧，基本上由植物光合作用释放的氧分子而得到补偿，所以干洁大气的组成维持相对稳定。
大气的可变组分主要是指大气中的二氧化碳和水蒸气等，这些气体的含量由于受地区、季节、气象，以及人们生活和生产活动等因素的影响而有所变化。在通常情况下，水蒸气的含量为0～4％，二氧化碳的含量为0033％。二氧化碳在大气中的含量虽然很低，但它是随季节和气象条件的改变而变化的，特别是在人类活动影响下引起的含量增加，正在作为一个重要的环境问题越来越引起人们的关注。
水汽大气中的水蒸气主要来自海水蒸发，少量来自江河、湖泊水的蒸发以及生物圈土壤和植物的蒸"腾"作用；大气中的水又可以通过凝结成降水而离开大气回到生物圈和水圈。因此，水汽含量也因为空间位置和季节的变化而改变，在热带地区有时竟达4％，而在南北极则不到01％。大气中的水汽含量不大，但对天气变化却起着重要的作用，因而也是大气中的重要组分之一。
悬浮颗粒大气中也含有一些固体及液体杂质，其密度大约为10～100mg／cm3，它们主要来源于土壤、岩石风化、火山爆发、宇宙尘埃、植物花粉以及海水飞沫等，形成自然界的尘埃及凝结核。
以上为大气的自然组成，或称为大气的本底。有了这个组成就可以很容易地判定大气中的外来污染物。若大气中某个组分的含量远远超过上述标准含量时，或自然大气中本来不存在的物质在大气中出现时，即可判定它们是大气的外来污染物。在上述各个组分中，一般不把水分含量的变化看作外来污染物。