כדור הארץ מוקף שכבת אוויר (אטמוספרה) המגיעה עד לגובה של 560 ק"מ מעל לפני הקרקע. האטמוספרה קולטת את האנרגיה המגיעה מהשמש (בעיקר הקרינה האולטרה סגולית), יוצרת את מחזור המים בטבע והאקלים המיוחד המאפשרים חיים על פני כדור הארץ. האטמוספרה מורכבת מחנקן N2 (78% ) , חמצן  O2 (21% ), ארגון Ar כמעט (1% ), פחמן דו חמצני CO2 (0.01% ) , אוזון O3  ( 0.01% ), אדי מים ואבק.

מחלקים את האטמוספרה המקיפה את כדור הארץ, לארבע שכבות בגבהים שונים מעל לפני הקרקע: טרופוספרה, סטרטוספרה, מזוספרה, תרמוספרה, וביניהן מפרידות שכבות מעבר.

השכבה הראשונה והנמוכה ביותר הנקראת טרופוספרה המגיעה עד לגובה של חמישה עשר ק"מ. זוהי השכבה הצפופה ביותר, המכילה 80% מכלל המסה של האטמוספרה ובה מתרחשות רוב תופעות מזג האוויר.

כאשר עולים בה לגובה, הלחץ האטמוספרי קטן ברציפות והטמפרטורה יורדת בצורה חדה ומגיעה ל 52 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. הרכב האוויר בשכבה זו אינו תלוי בגובה, כי רק מעל מאה ק"מ, מתחיל להסתמן שינוי בהרכבו. 

בעונות השנה, גובה השכבה משתנה. בקיץ מגיעה לגבוה רב ובחורף מגיעה לגובה נמוך. שכבת הטרופוספרה מכילה את רוב אידי המים שבאוויר, בצורת עננים ומשקעים שונים. זו השכבה היחידה שיש בה אוויר לח, כי בשכבות שמעליה האוויר יבש. רוב תופעות מזג האוויר מתרחשות בתחומה.

העננים הנוצרים בה, מוגבלים לגובה שלה ומטה. מעל לטרופוספרה יש שכבת מעבר צרה של שני ק"מ הנקראת טרופופוזה , הסוגרת את הטרופוספרה מלמעלה ומונעת תנועות אנכיות של אוויר להמשיך לעלות. זה יוצר גבול עליון להתפתחות העננים ולא מעבר לו. פריצת הגבול של הטרופופוזה מתרחשת רק בסופות טרופיות חזקות. במקרה זה, העננים מצליחים להעביר אדי מים לשכבה גבוהה יותר בשם סטרטוספרה.  

שכבת הסטרטוספרה מגיעה לגובה חמישים ק"מ, היא יבשה ופחות צפופה. הטמפרטורה לא משתנה בה עם העלייה לגובה, היא יציבה, אין בה תנועות אנכיות של אוויר, אין עננות ואין תופעות מזג אוויר. חלקיקים המגיעים לגבהים אלה מן הטרופוספרה, נלכדים בה לשנים רבות, לכן בבסיסה יש זיהום אוויר הרבה יותר מאשר בשכבה שמתחת לה.

הזיהומים כוללים: 1. אבק מטאורי המתקבל עקב שריפתם של מטאוריטים בשכבות העליונות של האטמוספרה. 2. ענני סערה משווניים המסוגלים לפרוץ את הטרופופוזה. 3. התפרצויות געשיות הזורקות כמויות עצומות של אבק ואפר וולקני ותרכובות כימיות עד לגבהים אלה. 4. פיצוצים גרעיניים המחדירים כמויות גדולות של פסולת רדיואקטיבית.

לשכבת הסטרטוספרה יש השפעה על מאזן קרינת השמש על כדור הארץ, בגלל האבק הרב הנמצא בה, הבולע חלק גדול מהקרניים.

בסטרטוספרה יש עלייה רצופה בטמפרטורות מ 52 מעלות צלזיוס מתחת לאפס עד לאפס מעלות בגובה של 25 ק"מ. היא בנויה משכבות רוחב, כי אין בה תנועות אוויר אנכיות, ונוצרת בה שכבה דקה, המורכבת ממולקולות אוזון O3 (שלושה אטומי חמצן). שכבת האוזון הנמצאת בגובה שבין 20 ל 40  ק"מ, מגנה על החי, הצומח והאדם מפני חדירה מסיבית של קרני אולטרה- סגול (UV) המגיעות מהשמש.  גלי הקרינה נבלעים בה ומולקולת האוזון מתפרקת בחזרה ל O2  ול-O .  שכבת המזוספרה הנמצאת מעל לסטרטוספרה, מגיעה לגובה של שמונים וחמישה ק"מ ובה יורדת הטמפרטורה עד לשמונים מעלות צלזיוס מתחת לאפס.

יש בה שכבה הנקראת יונוספרה, שבה מתהוות, "אורורה בוריאליס"  (זוהר הקוטב הצפוני) ו"אורורה אוסטרליס" (זוהר הקוטב הדרומי) הנראות כצבעים זוהרים באטמוספרה. שכבת המזופוזה חופה על המזוספרה בגובה שמונים ק"מ והטמפרטורה בה מגיעה לתשעים וחמש מעלות צלזיוס מתחת לאפס.

שכבת התרמוספרה מגיעה עד לגובה 600 ק"מ והטמפרטורה בה מתקרבת ל 1725 עלות צלזיוס (מעל האפס). האקזוספרה היא השכבה הגבוהה ביותר באטמוספרה (מעל 600 ק"מ) הגובלת עם החלל החיצון והטמפרטורות בה גבוהות מאוד.