地球大气是伴随着地球的形成过程，经过了亿万年的不断吐故纳新，才演变成今天的样子。
第一个阶段是最初的原始大气阶段。大约50亿年前，大气随着地球的诞生而产生。星云开始凝聚的时候，地球周围就已经包围了大量的气体。原始大气的成分主要是氢和氦。地球形成之后，因为地球内部放射性物质的衰变，从而引起了能量的转换。这种转换对地球大气的维持和消亡都有一定作用，再加上太阳风的强烈作用以及新生地球引力较小的原因，原始大气就很快消失了。
第二个阶段是次生大气阶段。地球诞生之后，本身的温度开始下降，地球表面发生冷凝现象，而地球内部的温度还是比较高的，这又促使火山活动频繁。这样火山爆发形成的挥发气体就逐渐代替了原始大气，成为次生大气，次生大气包括二氧化碳、甲烷、氮、硫化氢等一些重分子量的气体。这些气体和地球的固体物质之间，相互吸引和依存，也没有被地球巨大的离心力排斥，进而赋予了大气的第二次生命。第三个阶段是今日的大气阶段，就是我们今天所呼吸到的大气。随着太阳辐射向着地球表面的纵深发展，光波比较短的紫外线有着强烈的光合作用，这使得次生大气中生成了氧。氧气的出现，为地球上出现生命提供了极为有利的条件，然后，经过几十亿年的分解，同化和演变，地球上终于出现了生命。
对流层是与地表的距离最近的一层大气，其中的空气移动是以上升气流与下降气流为主的对流运动。对流层是大气层中最稠密的一层，约占大气层的四分之三。大气中的水汽几乎都集中于对流层内，这是风云变幻的大舞台，刮风，下雨，降雪等天气现象都在这里发生。
平流层也叫同温层，它基本上没有水汽，晴朗无云，很少出现天气变化。臭氧层存在于这一层，它在紫外线作用下形成，就像是一把坚韧的伞保护着地球上的生物免受太阳高能粒子的袭击。
水汽含量的变化让水汽呈现出各种形态，成就了各种天气，如云，雾，雨，雪，霜，露等。水汽能大量地吸收地表发出的长波辐射;但同时也能释放出长波辐射，此外，水汽的蒸发和凝结又能吸收和放出一些热量。这些都直接影响到地面和空气的温度，影响到大气的运动和变化。
大气层对地球来说，就像是一条毛毯，包裹住了整个地球，让地球就像是处在温室之中。白天，太阳发出强烈的短波辐射时，大气层能让这些短波顺利地通过到达地表，让地表增温。晚上，没有太阳辐射时，地表向外以长波辐射的形式散发热量，而这些长波辐射又是大气层不允许通过的，所以地表热点不会丧失太多，地表温度也就不会降得很低。这就是大气层对地球的保温原理。
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