大气中的氮占大气总体积的78%，它是植物生长不可缺少的肥料来源。据估计，地球上的植物每年要吸收2500万吨氮。大气中的氧气占21%，它是人类和绝大部分生物呼吸的要素。另外，大气中还含有一定比例的稀有气体、二氧化碳等。大气层的空气密度随高度而减小，空气越高越稀薄。据科学家估算，大气质量约6000万亿吨，差不多占地球总质量的百万分之一。
整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度为10—20公里。对流层的大气受地球影响较大，云、雾、雨等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低，大约每升高1000米，温度下降6℃。动植物的生存、人类的绝大部分活动，也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显，故称对流层。对流层以上是平流层，距地球表面20—50公里。平流层的大气是平稳流动的，空气比较稳定，故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少，在30公里以下是同温层，其温度在-55℃左右。平流层以上是中间层，距地球表面50—85公里，这里的空气已经很稀薄了。中间层以上是暖层，距地球表面100—800公里。暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。散逸层上面就是星际空间了。
地球大气是地球上一切生命赖以生存和进化的基础环境条件，也是人类和地球生物的“保护伞”。第一，大气是地球上有生命物质的源泉。生物通过光合作用，进行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，也就没有今日的世界。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。没有水分，自然界就没有生机。第二，大气能使地面上保持适宜的温度。白天，太阳照射的时候，它使阳光带来的热量均匀分散开，地面的温度也就均匀而缓慢地上升。夜晚背对太阳的时候，地面把白天吸收的热量向空中散发出去，大气又使这种散发过程缓慢地进行，地面上的温度就不会降得太低。大气的这种作用，使地面上的温度总是保持在一个适宜于人类生活的范围内。第三，大气又像一副坚韧的盔甲，使地面避免受到那些天上射来的“炮弹”的轰击。太阳系里除了有行星、卫星、彗星之外，还有数不清的大大小小的石块，这些石块都和地球一样围绕太阳转。有的石块被地球的引力吸过来，它们的速度很大，每秒钟十几公里，有的甚至达到每秒钟七八十公里。如果就这样撞于地表，后果将不堪设想。地球周围这层大气，使那些闯进来的石块受到强烈的摩擦，越来越热，最后就燃烧起来了。在夜晚，我们常常可以看到天空中一闪而过的流星，那就是正在燃烧的石块。大多数石块在落到地面以前就已经烧光了，变成了气体和尘埃。
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地球大气本身是无色的，那天空为什么经常是蔚蓝色的呢？这是因为阳光进入大气时，波长较长的色光（如红光）透射力大，能透过大气射向地面；而波长短的紫、蓝、青色光，碰到大气分子、冰晶、水滴等时，就很容易发生散射现象。被散射了的紫、蓝、青色光布满天空，就使天空呈现一片蔚蓝了。
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