Pod Zemljinoj atmosferom se razumijeva zrak (smjesa plinova koja okru?uje Zemlju i sudjeluje u njezinoj vrtnji ). Osnovni su sastojci zraka: du?ik (78,08%), kisik (20,95%), argon (0,93%), te u promjenjivim koli?inama vodena para (0 do 4%) i ugljikov dioksid (0,03%), a u neznatnim koli?inama vodik , helij , ozon , metan , amonijak , ugljikov monoksid , kripton i ksenon . Koli?ina vodene pare u atmosferi promjenjiva je, ovisno o temperaturi, a udio se smanjuje i s visinom. U najni?im slojevima atmosfere ima sitnih ?estica anorganskoga ( sol , pra?ina, pepeo ) i organskog podrijetla ( pelud i mikrobi ), te olovnih , du?ikovih i sumpornih spojeva i ?ađe, ?to je posljedica emisije industrije i prometa . Pojedini oksidi du?ika i sumpora veliki su zagađiva?i, osobito zbog djelovanja? kiselih ki?a i utje?u na ?ovjekovo zdravlje . Posebnu va?nost ima ugljikov dioksid, zbog uloge u zagrijavanju atmosfere ( stakleni?ki u?inak ). Koli?ina ugljikovog dioksida posljednjih stotinu godina neprekidno se pove?ava zbog izgaranja fosilnih goriva . U posljednjih desetak godina porasla je za vi?e od 10%.

Sastav zraka u bitnome se ne mijenja do visine od oko 90? km . Taj se sloj naziva homosfera, a iznad te visine dolazi heterosfera. Zbog slabijeg utjecaja Zemljine gravitacije u njoj prevladavaju lak?i plinovi, kao vodik i helij. U najdonjim slojevima atmosfere, u vrlo malim koncentracijama, prisutan je ozon. Na visinama ve?ima od 10?km, a posebno u sloju između 20 i 50?km ( ozonosfera ), ozon nastaje fotodisocijacijom molekularnoga kisika djelovanjem Sun?eva zra?enja . Najvi?e koncentracije ozona nalaze se između 20 i 30?km visine i mogu dosegnuti vrijednosti ?ak od 10 dijelova na milijun (ppm; 10 000 ppm = 1%). Zbog uno?enja antropogenih plinova ( klorofluorovodika i drugih), ozonski se sloj povremeno mo?e znatno smanjiti i time znatno pove?ati ultraljubi?asto zra?enje na povr?ini Zemlje ( ozonske rupe ). U najdonjih 10?km atmosfere ozon nastaje kao nusprodukt fotokemijskih procesa vezanih uz one?i??enje zraka i va?an je sastojak fotokemijskoga smoga , koji ?tetno djeluje na zdravlje ljudi, ?ivotinja i bilja te na materijalna dobra.

Ovisno o promjeni temperature zraka, atmosfera se mo?e podijeliti na vi?e slojeva. U najni?em sloju, troposferi, temperatura zraka opada u prosjeku 6,5? °C na 1? km . Pojavljuju se? oblaci , padaju? oborine , pu?u? vjetrovi i zbivaju se sve promjene koje ?ine? vrijeme . Pri tlu prosje?na temperatura zraka na Zemlji iznosi 15?°C, a kada ne bi bilo atmosfere, temperatura bi bila ni?a za 33?°C. Troposfera u tropskim predjelima dose?e u prosjeku visinu od kojih 16?km i na vrhu ima temperaturu od oko ?80?°C, u umjerenim i polarnim predjelima ima visinu između 7 i 11?km te na gornjoj granici temperaturu od oko ?40 do ?60?°C.

Iznad troposfere nalazi se 1 do 2?km debeo prijelazni sloj, tropopauza , gdje se temperatura zraka gotovo ne mijenja, a zatim na visinama sve do 50?km stratosfera, u kojoj temperatura u prosjeku najprije lagano, a potom naglije raste te na svojem vrhu dose?e vrijednosti kao pri tlu. U najvi?im dijelovima troposfere te u donjim dijelovima stratosfere vjetrovi mogu dosegnuti brzine i do 400? km/h ( mlazna struja ). Na visinama između 20 i 30?km katkad se pojavljuju sedefasti oblaci , sastavljeni od ?estica leda .

Atmosferski sloj između 50 i 80?km naziva se mezosfera. U njemu temperatura zraka opada s visinom da bi na vrhu sloja dosegnula vrijednosti od ?85 do ?90?°C. Na visinama između 75 i 90?km mogu se u sjevernim zemljopisnim ?irinama rijetko vidjeti i svjetle?i no?ni oblaci (srebrnasti oblaci) sastavljeni vjerojatno od leda istalo?ena na meteornoj pra?ini.

Iznad 80?km pa sve do 500?km prote?e se termosfera, u kojoj temperatura ponovno raste s visinom. Sloj između 60 i 400?km naziva se i ionosfera , zato ?to postoji vi?e ioniziranih slojeva zraka nastalih djelovanjem ultraljubi?astog zra?enja , rendgenskih zraka , te naglih struja elektrona sa Sunca ( Sun?ev vjetar ). U sloju između 60 i 90?km postoji tzv. D-sloj, između 90 i 150?km E-sloj (sloj Heaviside-Kennely) te na visinama između 150 i 400?km F-sloj (Appletonov sloj). Ti slojevi provode elektri?nu struju i reflektiraju radio valove sa Zemlje. Prije pojave umjetnih telekomunikacijskih satelita , to je bio jedini mogu?i na?in be?i?nog prijenosa radio valova na velike udaljenosti. Svjetlo meteora po?inje se vidjeti ve? na visinama od 170?km, dok se? polarna svjetlost pojavljuje na visinama između 70 i 1000?km.

Iznad ionosfere, sve do udaljenosti od nekih 9 600?km, prote?e se egzosfera; unutar nje na visinama iznad 500?km zapo?inje magnetosfera , u kojoj struje naelektrizirane ?estice zraka pod djelovanjem Zemljina magnetskoga polja , a ionizacija je toliko jaka da ?estice ?ine plazmu (smjesa nabijenih iona i negativnih elektrona ). Posebno je visoka koncentracija nabijenih ?estica u sloju između 3000 i 15?000?km ( Van Allenovi pojasi zra?enja ). Granica magnetosfere razli?ito je udaljena od Zemlje, ovisno o polo?aju prema Suncu: dr?i se da se ta granica (magnetopauza) nalazi pribli?no 60?000?km prema Suncu, a daleko vi?e na suprotnoj strani, ?to pak ovisi o aktivnosti Sunca. Izvan toga prostora jakost magnetskog polja jednaka je jakosti magnetskog polja u interplanetarnom prostoru pa se dr?i da tu prestaje utjecaj Zemlje i po?inje međuplanetarni prostor.

Gusto?a zraka brzo opada s visinom: prosje?na je vrijednost pri tlu 1.295? kg/m³ , na 1?km visine 1.112?kg/m³, a na 5?km visine gusto?a zraka pada ve? na 0.736?kg/m³. S tim je u svezi i promjena tlaka zraka ovisno o visini: u prosjeku je pri tlu tlak zraka 101.3?k Pa , na 1?km visine oko 90?kPa, na 5.5?km visine 50?kPa. Na oko 16?km visine tlak zraka iznosi 1/100 tlaka pri tlu, a na visini ne?to ispod 50?km 1/1000 tlaka zraka pri tlu, dok je gusto?a zraka samo 0.001?kg/m³. Na visinama od nekoliko stotina km zrak je toliko rijedak da pojedine molekule prijeđu put i od vi?e stotina metara, pa i kilometara, prije negoli se sudare s drugom ?esticom, pa se zato, s obzirom na gusto?u zraka, ve? i na tim visinama mo?e govoriti o zrakopraznom prostoru; zbog toga se gornja granica atmosfere ne mo?e precizno odrediti.

Na gornjoj granici atmosfere ozra?enje (iradijancija) je 1365 do 1373?W/m² ( Sun?eva konstanta ). Od ukupne Sun?eve energije u godi?njem se prosjeku 30% raspr?uje i reflektira natrag u svemir (od toga 20% od oblaka, 4% od Zemljine povr?ine i 6% od zra?nih slojeva), dok se 19% energije apsorbira u oblacima i atmosferi. Ostatak od 51% apsorbira Zemljina povr?ina. Od te koli?ine velik se dio (23%) tro?i za isparivanje vodenih povr?ina, oko 7% gubi se vođenjem topline i konvektivnim strujama zraka, a ostatak od 21% izra?uje se, kao toplinsko zra?enje , prema atmosferi. Ve?inu te energije apsorbiraju vodena para u atmosferi, oblaci i stakleni?ki plinovi , ali se i od te koli?ine najve?i dio protuzra?enjem vra?a prema Zemlji, pa se na taj na?in u godi?njem prosjeku odr?ava srednja temperatura zraka, uzimaju?i pritom Zemlju i atmosferu u cjelini gotovo stalnom, odnosno tako se odr?ava toplinska ravnote?a cijeloga sustava Zemlja ? atmosfera.

Mjerenja stanja atmosfere pri tlu provode se u meteorolo?kim postajama , na visinama do 40?km radiosondama, zrakoplovima i balonima , dok se rakete , koje nose meteorolo?ke instrumente i preko radija javljaju podatke na Zemlju, upotrebljavaju za istra?ivanja atmosfere do visine od oko 800?km. U novije doba mjerenja stanja atmosfere u cijelome sloju od tla do kakvih 900?km provode se meteorolo?kim satelitima i satelitima za pra?enje stanja ?ovjekova okoli?a .

Svaki otklon sastava atmosfere od prirodnih uvjeta zbog prisutnosti drugih plinova, para ili lebde?ih ?estica u koncentracijama koje ne uzrokuju izravnu ?tetu za ljude, faunu ili floru zovemo one?i??enjem atmosfere. Ako se ljudskom djelatno??u dostigne ili prekora?i granica tolerancije, tako da se prisutno??u stranih tvari u atmosferi ugro?ava biosfera ili ljudsko zdravlje , govori se o zagađivanju (zagađenju) atmosfere. Ljudskom djelatno??u u atmosferu dospijevaju razli?ite tvari, među kojima su najva?nije sumporni i du?i?ni spojevi, organski spojevi , halogenidi, ugljikov monoksid , ?esti?ne i radioaktivne tvari . Dio tih tvari ne sti?e u atmosferu primarnom emisijom, nego nastaje u zagađenoj atmosferi kao posljedica kemijskih ili fotokemijskih reakcija (npr. ozon u ni?im slojevima troposfere). Emisija ili nastajanje takvih tvari u atmosferi uzrokuje o?te?enja na biljkama i materijalima, ?tetno djeluje na ljudsko zdravlje i mijenja prirodna svojstva atmosfere. Atmosfera apsorbira glavninu zra?enja iz svemira i tako za?ti?uje organizme na Zemlji od njegova ?tetna djelovanja. Također apsorbira glavninu Sun?eva elektromagnetskoga zra?enja, propu?taju?i samo zra?enje u podru?ju valnih duljina od 300 do 2500? nm (blisko ultraljubi?asto , vidljivo i blisko infracrveno zra?enje ). Apsorpcijom elektromagnetskoga zra?enja valnih duljina manjih od 300?nm onemogu?uje se ?tetno djelovanje ultraljubi?astog zra?enja na ?ive organizme.