由于地心引力作用及空气的可压缩性，大气质量绝大部分集中在大气底层，越往高处越稀薄（即空气密度随高度增加迅速减小）。

在大气成分中，氮气和氧气成分对大气温度的变化影响不大，而含量稀少的二氧化碳、臭氧和水汽是影响大气温度分布及其天气变化的主要成分。

    大气中的二氧化碳是温室气体，它对太阳短波辐射吸收甚少，强烈吸收和放射长波辐射，对地面和大气的温度分布有重要影响，类似温室效应，直接影响气候变迁。在大气中二氧化碳平均含量约为0.03%，若达到0.2%以上，会对人体有害。二氧化碳的含量城市多于农村，夏季多于冬季，室内多于室外。

    大气中臭氧的分布是随高度、纬度等的不同而变化的，在近地面层臭氧含量很少，从10km高度开始逐渐增加，在20～30km高度处达最大值，通常把臭氧集中的20～40km气层称为臭氧层。臭氧能强烈吸收太阳紫外线，使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布，从而对地球大气环流和气候的形成起着重要的作用。

 通常把含水汽的空气叫做湿空气，在同一气压和温度下，湿空气密度只有干空气的62.2%；在气压相同情况下，暖湿空气密度比干冷空气密度要小得多。空气中的水汽含量有明显的时空变化，一般夏季多于冬季，白天多于夜间。低纬度洋面和森林地区多于高纬度寒冷干燥的陆面。在垂直方向上，空气中的水汽含量随高度的增加而迅速减少。水汽是常温下发生相变（固、气、液三态）的唯一大气成分，它也是造成云、雨、雪、雾等现象的主要物质源泉。水汽能强烈地吸收和放出长波辐射，并在相变过程中吸收和放出潜能，是热带气旋发展的能源，对大气运动的能量转换、地面和大气温度的变化都有重要的影响。

    大气中悬浮着多种固体微粒和液体微粒，统称大气气溶胶粒子或杂质。这些杂质，在水汽相变过程中，成为水汽凝结的核心，对云、雾的形成起重要作用。同时固体微粒能散射、漫射和吸收一部分太阳辐射，也能减少地面长波辐射的外逸，对地面和空气温度有一定影响，并会使大气的能见度变坏。液体微粒是指悬浮于大气中的水滴和冰晶等水汽凝结物。

大气污染是由于人类活动使局部甚至全球大气成分发生变化而危害人类和动植物的生存环境的事件。二氧化碳的逐年增多将导致地球变暖并引起全球天气和气候的异常变化。大气中的总悬浮颗粒物、二氧化硫、氮氧化合物，严重污染大气，对人类造成极大危害，是目前城市大气质量监测的首要污染物。二氧化硫在臭氧的作用下引起有害的酸雨；氮氧化物和碳氢化合物在太阳紫外线的照射下产生有毒的光化学烟雾。