Involucro di gas che circonda la Terra, le cui caratteristiche sono strettamente dipendenti dalla latitudine e dalla distanza dal suolo.
L’insieme dei gas che la compongono è quello che chiamiamo «aria». L’atmosfera esercita una funzione determinante per lo sviluppo della vita e per la morfologia della superficie terrestre, ed è un sistema molto complesso che si comporta, dal punto di vista chimico, come un laboratorio nel quale in ogni istante un numero enorme di sostanze è coinvolto in reazioni chimiche di varia natura. La sua composizione, a causa del continuo rimescolarsi delle masse d’aria, si mantiene pressoché costante fino a circa 100 chilometri di quota. Entro tale limite, l’azoto rappresenta il 78,08% del suo volume totale, l’ossigeno il 20,95%, l’argo o 0,95%. Il vapore acqueo è presente in una percentuale più alta (4%); tuttavia, la sua concentrazione dipende fortemente da diversi fattori, tra i quali, non ultima, la quota. La peculiarità dell’atmosfera risiede nella grande abbondanza di ossigeno, che permette la vita.
Insieme ai gas principali, sono presenti molte altre sostanze, la cui concentrazione dipende in generale da vari processi chimici o fisici. Di notevole importanza sono i gas ossidanti tra cui l’ozono, cui si deve l’assorbimento della radiazione solare ultravioletta, e costituisce una sorta di schermo protettivo che preserva i tessuti biologici dagli effetti potenzialmente dannosi causati da prolungate esposizioni. Un posto di rilievo occupano poi gli ossidi, prodotti per lo più dalla combustione incompleta dei carburanti usati negli autoveicoli. L’ossido di carbonio è presente in quantità molto basse; ciò non toglie, tuttavia, che una sua molecola permanga nell’atmosfera diversi mesi e che in molti casi i livelli di sicurezza vengano superati, provocando gravi danni per la vita. L’ossido di carbonio ha, infatti, la capacità di legarsi all’emoglobina impedendo all’ossigeno di giungere ai tessuti.
L’anidride carbonica, ha un tempo medio di permanenza nell’atmosfera di 100 anni. La sua concentrazione media nell’aria si è mantenuta costante dall’ultima glaciazione (100.000 anni fa) fino a circa 300 anni fa, mentre oggi pare destinata ad aumentare per via del crescente consumo di combustibili fossili, che si accompagna all’effetto negativo dell’abbattimento delle grandi foreste. Tra gli altri gas che compongono l’atmosfera ricordiamo l’ossido di azoto, responsabile della formazione atmosferica di acido nitrico, una tra le maggiori cause delle piogge acide; il biossido di zolfo (anidride solforosa), prodotto della combustione del carbone e delle nafte pesanti, altro responsabile dell’acidità delle piogge; e il metano, prodotto dell’attività dell’uomo, al quale è attribuito un ruolo preciso nella modificazione del clima.
In prossimità del suolo, l’atmosfera è più ensa perché viene schiacciata dal peso di quella sovrastante, mentre man mano che si sale di quota, l’aria si rarefà. La metà di tutta l’aria atmosferica si trova nei primi 5 chilometri di distanza dalla superficie terrestre; sopra i 50 chilometri se ne trova la millesima parte. Oltre i 1000 chilometri, addirittura, non si riesce più a distinguere se le molecole di gas facciano ancora parte della superficie terrestre o provengano dallo spazio.
Il peso totale dell’aria è di circa 5 milioni di miliardi di tonnellate, un peso equamente distribuito su tutta la superficie, e quindi sostenibile. Il peso che l’aria esercita su una certa superficie è detto «pressione atmosferica», e sul livello del mare è poco più di 1 chilogrammo per centimetro quadrato.
L’atmosfera è divisa in strati, ognuno dei quali caratterizzato da una differente temperatura, che cambia in base all’altezza. Si calcola che al di sopra dei 2000 metri la temperatura diminuisca di 6-7 ºC ogni chilometro. Raggiunti i 50-80 ºC sotto zero, poi, la temperatura rimane costante per un po’, per poi ricominciare ad aumentare.

La pressione e la temperatura dell’atmosfera variano a seconda della distanza dal suolo. Arrivando alla troposfera, dove si concentrano tutti i fenomeni meteorologici osservabili sulla Terra, la temperatura diminuisce; passando alla stratosfera, essa cresce man mano che aumenta la quota. Lo strato che separa le due è la tropopausa, dove si determinano alcune delle più violente correnti d’aria conosciute. Al di sopra della tropopausa, la temperatura rimane costante per un po’, per poi ricominciare a crescere fino a raggiungere i 10 ºC a 50 chilometri. Nella mesosfera la temperatura scende addirittura a -90 ºC.
Infine, nella termosfera la temperatura risale fino a 700-800 ºC e l’aria è molto rarefatta. Sopra la termosfera si trova l’esosfera, ancora più rarefatta.