构成地球大气层的各种气体的混合物。纯净的空气被认为是不包括气态的污染物质和其它污染物，也不包括悬浮的尘埃扣液态的或固态水的质点。所谓干燥的空气就是能携带全部水蒸汽移动的空气。某些气体在近海面处的纯净的、干燥的空气中保持着比较稳定的量。除了这些稳定的或“恒定”的气体，大气层中还有一些变化着的气体。某些可变气体是自然界本身产生的，但是有一些可变气体可以看作是污染的结果，是由于工业生产或人类的其它活动而进入大气层中的。从气象学角度来说，最重要的可变气体是水蒸汽、二氧化碳和臭氧。

　　太阳系各元素的丰度表明，地球的原始大气层应该与今天的大气层完全不同。地球原始大气层主要是由氢、氦和水蒸汽组成。氢和氦这样的较轻气体，过去在逃逸，今天仍然在从大气层中逃逸，它们先是通过向上散逸到空气密度很小的地方，在这里，有一定比例的分子不能遇到其它分子的碰撞，并能逃脱地球引力场的作用。据认为，大部分水蒸汽和二氧化碳是地球内部和地壳中的岩浆活动和变质作用释放出来而进入大气层中，也就是作为“多余的挥发物”释放出来。水蒸汽凝聚形成了海洋，而二氧化碳则参与生命过程以及作为石灰岩的组成部分而沉积下来。地球上的石灰岩含有巨量的碳酸盐，人们因此认为，地球原始大气层中二氧化碳的密度是非常大的。今天的大气层中存在着的大量的氮，其来源还不完全明瞭，但可能也是从岩石中释放出来进入大气层中。由于氮具有惰性，还一直保持着元素的形式存在着；由于它重，不能通过扩散而逃逸。现在在地球大气层中存在着的大量的氧，某些科学家认为是水蒸汽在光的作用下经过光化学分解而形成；另外一些科学家认为只是在最初氧还稀少的时候，是由光化学作用形成的，而现在大量存在的氧是由植物光合作用形成的。

　　虽然在地质时期大气层中的气体发生了非常巨大的变化，但是在所有实际工作中，可以把某些气体看做是稳定的。这类气体包括氮、氧、氩、氖、氦、氪、氙、氢、一氧化二氮。在地球上距地面一百公里高度的大气层内任何一点，这些气体的比例几乎都没有变化。这些稳定的气体保持着固定的比例说明，在距地面100公里的高度内都存在着由空气的扰动运动所进行的机械混合作用。如果没有混合作用，那么，随着高度的增加，重的气体比轻的气体减少的更快，结果就会形成分层现象。卫星观测表明，在100公里以上，气体开始出现分层现象。假设今天大气层中的氧是在过去一亿年内形成的，那么，每100年中氧的变化只是现在大气层中氧的百万分之一；测量表明，大气层中氧的含量的确有变化，在过去60年中，大气层中氧含量的变化小于0.010％另一方面，造成空气污染的那些气体的变化是非常大的。然而，与那些稳定的、无害的气体相比，造成空气污染的那些气体的含量却是非常少的，通常用百万分之几来表示。其中最值得注意的有一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮和臭氧。这些气体在空间上和时间上的变化是非常迅速的：在一小时内会发生百分之十以上的变化，在一个城市的不同街区，也会发生很大的变化。