茫茫宇宙之中有一个银河系。在银河系的偏外沿位置，一颗恒星带着8颗行星。行星在不停地绕着恒星旋转运动，这就是太阳系。自恒星太阳向外数，第三颗蓝色星体就是地球，地球还带领着一颗卫星在运转。
太阳系里的八大行星
地球由内部和外部两大部分组成。其中，内部可划分为固体内核圈、外核液体圈、地幔圈和软流圈4个基本圈层；外部可划分为岩石圈、水圈、冰雪圈、生物圈和大气圈5个基本圈层，大气圈是地球最外部的气体圈层，它包围着陆地和海洋。1974年，世界气象组织和国际科学联盟理事会联合召开的国际讨论会，提出气候系统的概念，气候系统包括地球外部的大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈（陆地表面）和生物圈。
大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈（陆地表面）和生物圈示意图生物圈指的是陆地上和海洋中的植物以及生存在大气、海洋和陆地的动物。岩石圈是地球上部相对于软流圈而言的坚硬的岩石圈层，厚60～120千米。冰雪圈包括大陆冰原、高山冰川、海冰和地面雪被等，目前全球陆地约有10.6%被冰雪所覆盖。水圈是地球表层水体的总称，包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上一切液态水。
大气圈没有确切的上界，现代探测表明，在3000～20000千米的高空仍有稀薄的气体和基本粒子的存在。地球大气圈气体的总质量为5.136×1018千克，约合5140万亿吨。由于地心引力作用，99.999%的气体都集中在离地面100千米的高度范围内，其中75%的气体又集中在地面至10千米高度的范围内。
地球绕着太阳在不停地自转和公转，接收着来自太阳的热量。正是由于有了大气圈，白天它阻挡了来自太阳强烈的短波辐射，并吸收对地球有害的紫外线辐射，保护地球免受太阳全部光线的暴晒及紫外线的伤害；夜间它又阻挡了地球表面的长波辐射，防止地表热量完全扩散到宇宙空间，从而为地球上的人类和一切生物创造了比较适宜的生存环境。因此，有人形象地把地球大气层比喻为地球的“外衣”。
人类生活在大气层的底部，历经着冷暖阴晴和风霜雨雪。大气的状态和变化，时时处处影响着人类的活动和生存。
2.1地球大气的形成
地球从诞生到现在，已经历了几十亿年巨大的沧桑变化，地球早期的大气与我们现在呼吸的大气完全不同。地球大气的形成和演化过程是与地球的形成和演化过程紧密联系在一起的，同时也是与组成地球外部的其他几个圈之间相互制约、互为因果关系的。目前，科学界比较认可的地球大气的形成和演化过程大致历经三个阶段，即原始大气、次生大气和今日大气阶段。
地球大气
原始大气是伴随着地球的诞生而形成的。根据目前天文学界最流行的太阳系起源的星云说观点，太阳系的行星来源于围绕在太阳周围的原始星云，地球是在大约46亿年前凝结而成的。法国天文学家拉普拉斯曾说：“星云开始凝聚时，地球周围就已经包围了大量的气体。”原始大气主要是由氢和氦组成，还有一些甲烷和氨等气体。由于初期地球的地核内部铁核心尚未形成，引力较小，而炽热的地表又使这些气体获得较高的能量，因而原始大气不久就从地球上逃逸消失。
过了几千万年，由于温度的下降，地球的表面发生冷凝现象，形成了比较薄弱的固体地壳。此时，地球内部的高温促使火山频繁活动，火山爆发时所形成的挥发气体以及熔岩和蒸汽孔喷发出的气体代替了原始大气，成为次生大气。次生大气的主要成分是水汽、二氧化碳和氮气等气体。由于此时地核内部的铁核心已经形成，因而次生大气与地球的固体物质之间互相吸引、相互依存，成为第二代大气。
大约距今30亿年前，地球上还无氧气。随着时间的推移，次生大气中丰富的水汽逐渐转变成云雨，进而形成地球上的江河湖海。与此同时，大气层中由闪电的放电生成的有机物被雨水冲淋到原始海洋中，并保存下来。又经历了大约10亿年的演化，一种叫蓝藻的不显眼的低等植物，开始吸收由太阳光和大气中二氧化碳加工形成的碳水化合物，并吐出氧气，这就是最原始的光合作用。蓝藻的这种光合作用，一方面使大气中的氧气慢慢多起来，另一方面也使高空中臭氧的浓度明显增加，最终形成了臭氧层。臭氧层吸收了太阳光中大量的紫外线，促使植物从海水中爬上陆地，并在比较温暖和湿润的气候中尽情地生长、繁殖、演变和进化，地球最终变成了生命的伊甸园。
早在20多亿年前，今日大气就随着植物的登陆形成了。但在过去很长的一段时间里，人们认为大气的成分是比较简单的。直到17世纪以后，许多科学家通过大量的科学实验和研究后才发现，今日大气是由干洁空气和水汽以及杂质微粒组成的混合体。
2.2大气家族中的重要成员
大气是由干洁空气和水汽以及杂质微粒组成的混合体。干洁空气是指除去水汽和微粒杂质后的纯净大气，由多种气体混合组成，其中，氮气和氧气容积含量分别为78%和21%，氩气、二氧化碳、氖气、氦气、氪气、氙气、臭氧等所占空气体积极其微小。
在大气家族中，氧气是人类生命须臾不能离开的必需气体，臭氧也是人类的好朋友，而二氧化碳、水汽、杂质等成员则在天气变化的舞台上扮演着重要的角色。
2.2.1臭氧——地球生命的保护神
人类真正认识臭氧是在150多年前，由德国化学家先贝因博士首次提出。水电解及火花放电中产生的臭味，同自然界闪电后产生的气味相同，因这种气味难闻，被先贝因博士命名为臭氧。顾名思义，臭氧带有臭味。
大气中的臭氧集中分布在距地面20～50千米的高空，这就是所谓的臭氧层。臭氧层中有3种氧的同素异形体参与循环：氧原子（O）、氧气分子（O2）和臭氧（O3）。氧气分子在吸收波长小于240微米的紫外线后，被光解成两个氧原子，每个氧原子会和氧气分子重新组合成臭氧分子。臭氧分子吸收波长为310～200微米的紫外线后，又会分解为一个氧气分子和一个氧原子，最终氧原子和臭氧分子结合形成两个氧气分子。
地球上的一切生物离开太阳光就没有生命。太阳光由可见光、紫外线、红外线3部分组成。进入大气层的太阳光（包括紫外线）有55％可穿过大气层照射到大地与海洋，其中40％为可见光（是绿色植物光合作用的动力），5％是波长100～400纳米的紫外线。紫外线又分为长波、中波、短波紫外线。长波紫外线能够杀菌；波长为200～315纳米的中、短波紫外线对人体和生物有害。
过量的紫外线会使人和动物免疫力下降，最明显的表现是皮肤癌的发病率增高，甚至使动物和人眼睛失明。植物和微生物会因为承受不了紫外线的强烈照射而死亡，海洋中首当其冲的是浮游生物。由于海洋中的浮游生物可以大量吸收温室气体，因此浮游生物的死亡又会产生连锁反应，使海洋中的其他生物相继死亡，并最终影响人类的活动。
所幸的是，当紫外线穿过平流层时，绝大部分被臭氧层吸收，因此臭氧层就成为地球的一道天然屏障，犹如给地球戴上一副无形的“太阳防护镜”，使地球上的生命免遭强烈的紫外线伤害。
20世纪70年代，英国科学家通过观测首先发现，在地球南极上空的大气层中，臭氧的含量开始逐渐减少，尤其在每年的9～10月（南半球的春季）减少更为明显。美国的“云雨7号”卫星进一步探测表明，臭氧减少的区域位于南极上空，呈椭圆形，1985年已和美国整个国土面积相当。这就好像天空塌陷了一块似的，科学家把这个现象称为南极臭氧洞。南极臭氧洞的发现使人们深感不安，它表明包围在地球外的臭氧层已经处于危机之中。于是科学家在南极设立了研究中心，进一步研究臭氧层的破坏情况。1989年，科学家又赴北极进行考察研究，结果发现，北极上空的臭氧层也已遭到严重破坏，但程度比南极要轻一些。据世界气象组织的报告：1994年发现北极地区上空平流层中的臭氧含量也在减少，在某些月份比20世纪60年代减少了25%～30%。而南极上空臭氧层的空洞面积还在扩大，1998年9月已扩达到2500万平方千米，2008年9月已达2700万平方千米。
若臭氧层全部遭到破坏，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也会遭到灭顶之灾，地球将会成为无任何生命的不毛之地。
南极臭氧洞的发现，引起了国际社会的高度重视。
1977年，联合国环境规划署理事会在美国华盛顿哥伦比亚特区召开了有32个国家参加的“评价整个臭氧层”国际会议。会议通过了第一个“关于臭氧层行动的世界计划”，并要求联合国环境规划署建立一个臭氧层问题协调委员会。
1980年，臭氧层协调委员会提出了臭氧耗损严重威胁着人类和地球的生态系统这一评价结论。
1981年，联合国环境规划署理事会建立了保护臭氧层的全球性公约起草小组，并于1985年4月在奥地利首都维也纳通过了有关保护臭氧层的国际公约——《保护臭氧层维也纳公约》。
1987年9月16日，在加拿大的蒙特利尔会议上，通过了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（以下简称《议定书》）。《议定书》规定，参与条约的每个成员组织，将冻结并依照缩减时间表来减少5种氟利昂的生产和消耗，冻结并减少3种溴化物的生产和消耗。
1989年，联合国环境规划署连续召开了保护臭氧层伦敦会议与“公约”和《议定书》缔约国第一次会议——赫尔辛基会议，并于1989年5月2日发布了《保护臭氧层赫尔辛基宣言》。
1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为国际保护臭氧层日。国际保护臭氧层日的确定，进一步表明了国际社会对臭氧层耗损问题的关注和对保护臭氧层的共识。
为加强对保护臭氧层工作的领导，中国成立了由国家环保部等18个部委组成的国家保护臭氧层领导小组。在领导小组的组织协调下，编制了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，并于1993年得到国务院的批准，成为中国开展保护臭氧层工作的指导性文件。在此基础上，又制定了化工、家用制冷等8个行业的淘汰战略。此外，还开展了保护臭氧层的宣传、国际合作和科研等方面的活动，提高了广大人民群众保护臭氧层的意识，并积极参与到这项保护地球环境的行动中。
随着国际社会的共同努力，大气中消耗臭氧层物质增长速度已经逐渐减慢，大气中甲基溴的含量也已经减少。但是臭氧层是脆弱的，保护工作任重道远，仍需国际社会长期不懈地努力和国际大家庭的共同参与。
2.2.2二氧化碳——功过正被评说
二氧化碳是空气中常见的化合物，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，与水反应生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳是一种温室气体，可产生温室效应。
温室气体指的是大气中能让太阳辐射通过且吸收地面辐射并向地面发射辐射的一些气体。这些气体的功用和温室玻璃有着异曲同工之妙，都是只允许太阳光进，而不允许其影响区域内的热量向外流失，从而产生保暖、升温作用。大气中温室气体产生的使地球变得更暖的作用称为“温室效应”。
1820年之前，没有人问过地球是如何获取热量的这一问题。正是在那一年，让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅立叶（JeanBaptisteJosephFourier，法国著名数学家、物理学家）将大部分时间用于对热传递的研究。他得出的结论是：尽管地球确实将大量的热量通过辐射返还回太空，但大气层还是拦下了地球辐射中的一部分，并将拦截的这部分辐射通过自身辐射重新返还地球表面。他将大气比作一个顶端由云和气体构成的能够为地球保留足够热量的巨大钟形容器。他的论文《地球及其表层空间温度概述》发表于1824年，但当时这篇论文没有被看成是他的最佳之作，直到19世纪末才被人们重新记起。
