原始大气圈是地壳内部大量放射性元素的裂变和衰变所释放出的能量的积聚和迸发、陨星对地表的频繁撞击等，导致了地球火山的强烈活动，使地球温度升高到出现局部熔融，重元素沉入地心，轻物质浮升到地表，逐渐形成地壳（岩石圈）、地幔和地核等层次，被禁锢在地球内部的气体不断迸发出来而形成的。

据科学家估算，大气已经有46多亿年的历史，经过了原始大气、次生大气和现代大气三个阶段。 在地球没有形成之前，宇宙处于混沌状态，遍布着由固体尘埃与气体组成的星云。地球形成过程中，较重的物质通过碰撞合并为原始地球的核心，少量气态物质如氢和氦等环绕着地球，这就是最原始的大气。

45亿～20亿年期间，地球逐渐冷却后形成了薄薄的固体外壳，地球内部的大量气体随着火山喷发和地壳运动逸出地表，围绕在地球周围，形成了以水蒸汽、二氧化碳、氮和硫化氢等为主要成分的新一代大气层，叫做次生大气。

次生大气中没有氧气，地球上当时还没有生命存在。但是，来自太阳强烈紫外线的照射，为地球上生命的出现提供了能量，大气中的甲烷、氢、氨等物质获得能量后，逐步合成了早期生命所需的有机物。

大约距今20亿年前后，海洋中的蓝藻类植物，在阳光的照射下，与大气中的二氧化碳发生光合作用，生成碳水化合物，并吐出氧气。随着光合作用的不断进行，大气中氧气含量逐步增多，二氧化碳含量则逐步减少。多余的氧气积聚起来，形成了臭氧层，为生物的出现和繁衍奠定了基础。后来，地壳的升降和环境的变化，植物从海洋迁徙到陆地，大量繁殖，并通过光合作用，排出大量的氧气。这样绿地不断扩大，植物尽情生长，二氧化碳越来越少，氧气含量越来越多。同时，动物的呼吸消耗掉大量的氧气，使空气中的氧气和二氧化碳比例保持平衡。日积月累，时光飞逝，终于演变成适于人类和各种生物生长的现代大气层。

最早形成的大气圈。气体有三种可能的来源：地球凝结时遗留下来的残留物；地外来源；地球排气。其中,只有排气作用能适应地球化学和同位素制约的多变性。地球排气可直接来自火山作用,或间接来自地表风化。支持大气圈排气起源说的一部分证据是：大气圈中有大量的40Ar(0.93%,其中40Ar占99.6%),而太阳或者碳质球粒陨石中40Ar＜0 1%。40Ar是由固体地球的40K放射性衰变产生的,并主要经火山作用释放到大气圈。这种同位素在地球大气圈中较大量的存在,表明地球经历了广泛的氩的排气过程。同样,其他气体也以类似的行径进入大气圈。关于原始大气圈的成分,有两种见解：原始大气圈是还原的,主要由CH4组成,并含少量HNO3、H2、He和H2O2；原始大气圈是由CO2、CO、H2O和N2组成的。原始大气圈基本没有自由氧，而实验研究表明,两种情况均可以出现第一个有机体的反应。由于CH4和NH3会直接或间接地为光解作用所破坏。NH3可在1～10年内为紫外线辐射所破坏,而又极易溶于水,会很快被降水和其他溶液带入海洋。虽然CH4对光解作用是较稳定的，而OH作为甲烷氧化链的中间产物,在地表50年内即为光解作用所破坏。H2会很快从大气圈的顶部散失,

大气圈（Atmosphere）是包围着地球的空气层，也叫大气或大气层。是构成广义地球四大圈（土石圈、水圈、生物圈、大气圈）的最外圈层，是地球上一切生命赖以生存的气体空间环境。据宇航员介绍，从太空船上遥望地球时，大气圈宛若是蒙在地球表面上的一层浅蓝色面纱。

大气圈的范围十分广阔，水平方向上笼罩着整个地球，垂直方向上的厚度超过了地球上最高山峰喜马拉雅山珠穆朗玛峰的高度和海洋中最深点马里亚那海沟的深度。大气圈的底界为地球表面，上界到底在哪，还难以下结论，过去曾把向太阳一侧的磁层顶高度（距地面约576千米）作为大气圈的上界。据科学家的最新研究成果表明，大气圈的上界已与行星星际气体逐渐融合在一起，因此，上界的界限比较模糊。人类活动的范围还仅仅局限于大气圈的底层，风、云、雨、雪等各种天气现象一般发生在20千米以下的大气圈中。

大气无形无色，用肉眼无法觉察，但是它确实存在，科学家发现整个大气层内的大气质量约为5.14 千克，约占地球总质量的百万分之一，足有5个喜马拉雅山的质量之和。大气分布很不均匀，一般越往上空气越稀薄，据推算，在360千米高空的大气层中，空气密度仅有海平面附近的万亿分之一。因此，大气层的质量主要集中在48千米以下的区域，而在48千米以上的浩瀚太空，所含大气质量还不到总质量的0.1%。

大气圈对人类和各种动、植物的生存和成长具有极其重要的作用。第一，大气是维持人体生命活动的第一需要，人可以几日不食不眠，但不可以几分钟不呼吸，停止了呼吸就意味着生命体的死亡。同样，各种生物体也需要呼吸。植物的光合作用也离不开大气的介入。第二，大气的存在为人类和各种生物体提供了适宜的生存条件，地球如果没有大气圈这个忠诚的卫士，那么，白天太阳可将地球附近的地面蒸烤到80°C以上，晚上又会降到-100°C。一天之内近200°C的温差，什么生物和植物能够残存呢？第三，大气层遮挡了一些对人体有害的射线，如紫外线、X射线及其它宇宙射线，这些射线是诱发皮肤癌、白血病等一些疑难杂症的凶手。第四，消除、减轻了来自星际间的流星对地球的袭击，起到了保护伞的作用。宇宙中有大量的冰球，穿越大气层后，小的就溶化掉了，大的也磨损了许多，只有少量的陨冰碎块能落到地球表面。另外，其他星球相撞后产生的碎片有时也会飞向地球，但经过大气层的消磨后，到达地球的陨石数量已微乎其微。

随着人们发明的升空工具的不断先进，如从风筝、气球到飞机、火箭、宇宙飞船和人造地球卫星，升空高度越来越高，“不知天高地厚”的时代已经成为过去，人们对大气层的认识逐步科学化。 由于空气具有可压缩性，受地心引力的作用，空气在垂直方向上的分布很不均匀，绝大部分都分布在大气底层，离开地面越高则越稀薄。世界气象组织将大气圈自下而上在垂直方向上分成5层，以便更好地研究大气。

（1）对流层，从地面向上约10千米左右的范围，为大气的最底层。最上层的顶叫对流层顶。对流层的厚度随着季节和纬度而不同，夏季比冬天厚，低纬度地区比高纬度地区厚。在该层中，大气温度随高度增加而下降，到上面温度约-50~-70°C左右。在这层中，集中了大气质量的80%和几乎全部的水汽，空气上窜下跳，活动激烈，形成了多种多样的复杂天气，风、云、雨、雪、露、雹和雷等多发生在这一层，故有人也称之为气象层，对人类生活和军事活动影响最大。

（2）平流层 ，从对流层顶向上约50～55千米范围。该层中温度不再下降，底部几乎无大变化，然后随高度增加而升温，到平流层顶部温度可达0°C以上。平流层中臭氧较多，在25千米处分布着臭氧层，强烈吸收着紫外线，保护着地球上的各种生物免遭伤害。这一层中空气成分稳定，水汽和尘埃含量很少，所以这里经常晴空万里，能见度好，适合飞机尤其是军用侦察机和歼击机飞行。

（3）中层，从平流层顶向上约80～85千米的范围。该层中，温度随高度上升而迅速降低，到顶部可降至-83°C以下。垂直对流现象强烈，黄昏时分偶尔出现银白色光亮的“夜光云”。

（4）热层，从中层顶向上约250～500千米的范围。因直接太阳辐射而获得热量，因此，温度随高度增加而升高，热层顶部白天温度可达1000～2000°C，夜间最低也在200°C。热层空气非常稀薄，而且处于高度电离状态，能反射电磁波，故对远距离无线电通信具有重要作用。

（5）外逸层，大气圈的最外层，一般距地面500千米以上，也叫散逸层、逃逸层或外层。这层远离地球，受到的地球引力很小，加上空气特别稀薄，温度高达几千度，气体分子之间相互碰撞的机会很小，气体分子可谓“天马行空”、“独来独往”，有些向上运动的分子，经常摆脱地球的束缚，逃逸到其它星际空间中去。