臭氧層
在距離地球表面15-25公裏的高空，因受太陽紫外線照射的緣故，形成了包圍在地球外圍空間的臭氧層，這臭氧層正是人類賴以生存的保護傘。這就是大多數人對臭氧的全部認識。人類真正認識臭氧還是在150多年以前，由德國化學家先貝因（Schanbein）博士首次提出在水電解及火花放電中產生的臭味，同在自然界閃電後產生的氣味相同，先貝因博士認為其氣味類似於希臘文的OZEIN（意為“難聞”），由此將其命名為OZONE（臭氧）。
自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km--50Km的大氣中，我們稱之為臭氧層。臭氧層中的臭氧主要是紫外線制造出來的。大家知道，太陽光線中的紫外線分為長波和短波兩種，當大氣中（含有21%）的氧氣分子受到短波紫外線照射時，氧分子會分解成原子狀態。氧原子的不穩定性極強，極易與其他物質發生反應。如與氫（H2）反應生成水（H2O)，與碳（C）反應生成二氧化碳（C02）。同樣的，與氧分子（O2）反應時，就形成了臭氧（O3）。臭氧形成後，由於其比重大於氧氣，會逐漸的向臭氧層的底層降落，在降落過程中隨著溫度的變化（上升），臭氧不穩定性愈趨明顯，再受到長波紫外線的照射，再度還原為氧。臭氧層就是保持了這種氧氣與臭氧相互轉換的動態平衡。
在這麽廣大的區域內到底有多少臭氧呢？估計小於大氣的十萬分之壹。如果把大氣中所有的臭氧集中在壹起，僅僅有三公分薄的壹層。那麽，地球表面是否有臭氧存在呢？回答是肯定的。太陽的紫外線大概有近1%部分可達地面。尤其是在大氣汙染較輕的森林、山間、海岸周圍的紫外線較多，存在比較豐富的臭氧。
此外，雷電作用也產生臭氧，分布於地球的表面。正因為如此，雷雨過後，人們感到空氣的清爽，人們也願意到郊外的森林、山間、海岸去吮吸大自然清新的空氣，享受自然美景的同時，讓身心來壹次爽爽快快的“洗浴”，這就是臭氧的功效，所以有人說，臭氧是壹種幹凈清爽的氣體。
大氣臭氧層主要有三個作用。其壹為保護作用，臭氧層能夠吸收太陽光中的波長300 μm以 下的紫外線，主要是壹部分UV—B(波長290～300μm)和全部的UV—B(波長＜290μm＝，保護地球上的人類和動植物免遭短波紫外線的傷害。只有長波紫外線UV-A和少量的中波紫外線UV-B能夠輻射到地面，長波紫外線對生物細胞的 傷害要比中波紫外線輕微得多。所以臭氧層猶如壹件宇宙服保護地球上的生物得以生存繁衍 。其二為加熱作用，臭氧吸收太陽光中的紫外線並將其轉換為熱能加熱大氣，由於這種作用 大氣溫度結構在高度50km左右有壹個峰，地球上空15～50km存在著升溫層。正是由於存在著 臭氧才有平流層的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧氣，所以也就不存在平流層。 大氣的溫度結構對於大氣的循環具有重要的影響，這壹現象的起因也來自臭氧的高度分布。其三為 溫室氣體的作用，在對流層上部和平流層底部，即在氣溫很 低的這壹高度，臭氧的作用同樣非常重要。如果這壹高度的臭氧減少，則會產生使地面氣溫 下降的動力。因此，臭氧的高度分布及變化是極其重要的。
大氣層
大氣層又叫大氣圈，地球就被這壹層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要有氮氣，占78．1％；氧氣占20．9％；氫氣占0．93％；還有少量的二氧化碳、氦氣、氖氣、氪氣、氙氣和水蒸汽。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒有明顯的界限。整個大氣層隨高度不同表現出不同的特點，分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層，再上面就是星際空間了。
對流層在大氣層的最低層，緊靠地球表面，其厚度大約為10至20千米。對流層的大氣受地球影響較大，雲、霧、雨等現象都發生在這壹層內，水蒸氣也幾乎都在這壹層內存在。這壹層的氣溫隨高度的增加而降低，大約每升高1000米，溫度下降5～6℃。動、植物的生存，人類的絕大部分活動，也在這壹層內。因為這壹層的空氣對流很明顯，故稱對流層。對流層以上是平流層，大約距地球表面20至50千米。平流層的空氣比較穩定，大氣是平穩流動的，故稱為平流層。在平流層內水蒸氣和塵埃很少，並且在30千米以下是同溫層，其溫度在－55℃左右。平流層以上是中間層，大約距地球表面50至85千米，這裏的空氣已經很稀薄，突出的特征是氣溫防高度增加而迅速降低，空氣的垂直對流強烈。中間層以上是暖層，大約距地球表面100至800千米。暖層最突出的特征是當太陽光照射時，太陽光中的紫外線被該層中的氧原子大量吸收，因此溫度升高，故稱暖層。散逸層在暖層之上，為帶電粒子所組成。
除此之外，還有兩個特殊的層，即臭氧層和電離層。臭氧層距地面20至30千米，實際介於對流層和平流層之間。這壹層主要是由於氧分子受太陽光的紫外線的光化作用造成的，使氧分子變成了臭氧。電離層很厚，大約距地球表面80千米以上。電離層是高空中的氣體，被太陽光的紫外線照射，電離成帶電荷的正離子和負離子及部分自由電子形成的。電離層對電磁波影響很大，我們可以利用電磁短波能被電離層反射回地面的特點，來實現電磁波的遠距離通訊。
在地球引力作用下，大量氣體聚集在地球周圍，形成數千公裏的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來愈稀薄。探空火箭在3000公裏高空仍發現有稀薄大氣，有人認為，大氣層的上界可能延伸到離地面6400公裏左右。據科學家估算，大氣質量約6000萬億噸，差不多占地球總質量的百萬分之壹，其中包括：氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外還有水汽和塵埃等。
根據各層大氣的不同特點（如溫度、成分及電離程度等），從地面開始依次分為對流層、平流層、中間層、熱層（電離層）和外大氣層。
接近地球表面的壹層大氣層，空氣的移動是以上升氣流和下降氣流為主的對流運動，叫做“對流層”。它的厚度不壹， 其厚度在地球兩極上空為8公裏，在赤道上空為17公裏，是大氣中最稠密的壹層。大氣中的水氣幾乎都集中於此，是展示風雲變幻的“大舞臺”：刮風、下雨、降雪等天氣現象都是發生在對流層內。
對流層上面，直到高於海平面50公裏這壹層，氣流主要表現為水平方向運動，對流現象減弱，這壹大氣層叫做“平流層”，又稱“同溫層”。這裏基本上沒有水氣，晴朗無雲，很少發生天氣變化，適於飛機航行。在20～30公裏高處，氧分子在紫外線作用下，形成臭氧層，像壹道屏障保護著地球上的生物免受太陽高能粒子的襲擊。
平流層以上，到離地球表面85公裏，叫做“中間層”，又稱“散逸層”。中間層以上，到離地球表面500公裏，叫做“熱層”。在這兩層內，經常會出現許多有趣的天文現象，如極光、流星等。人類還借助於熱層，實現短波無線電通信，使遠隔重洋的人們相互溝通信息，因為熱層的大氣因受太陽輻射，溫度較高，氣體分子或原子大量電離，復合機率又少，形成電離層，能導電，反射無線電短波。
熱層頂以上是外大氣層，延伸至距地球表面1000公裏處。這裏的溫度很高，可達數千度；大氣已極其稀薄，其密度為海平面處的壹億億分之壹。