Повітряна оболонка, яка оточує Землю і обертається ра­зом з нею, називається атмосферою. Земна атмосфера — це суміш багатьох газів, у якій у зваженому стані знаходяться тверді та рідкі частки — пил, попіл, сажа. Біля поверхні Зем­лі у повітрі міститься 78 % азоту, 21 % кисню, інші гази станов­лять 1 % . Повітря завжди містить водяну пару, об’єм якої може досягати 4 %. 

Нижню і верхню межі атмосфери точно встановити важ­ко. Нижньою межею є земна поверхня, але повітря проникає в усі тріщини та пори гірських порід. Верхня межа проходить приблизно на висоті 3 000 км, але повітря тут настільки розрі­джене, що говорити про суцільну оболонку вже не можна. Атмо­сфера складається з п’ятьох шарів. У нижньому шарі — тро­посфері, зосереджено 90 % усієї маси повітря і практично вся водяна пара. Тут утворюються хмари і випадають опади. Вер­хня межа тропосфери розташовується на висоті 8 км у поляр­них широтах та 18 км — поблизу екватора. Над тропосферою розташована стратосфера, яка простягається до 50 км над земною поверхнею. У стратосфері повітря має значно меншу густину, порівняно з тропосферою. Тут розташований озоновий шар, який захищає Землю від згубного впливу космічного ви­промінювання. Мезосфера, термосфера та екзосфера є верхніми шарами атмосфери, повітря в них дуже розріджене, спостеріга­ються також значні коливання температури. У тропосфері тем­пература знижується на 0,6 °С на кожні 100 м підйому угору. У стратосфері йде зворотний процес і температура підвищуєть­ся на 1-2 °С з кожним кілометром. У мезосфері температура знову знижується аж до позначки -Д.00 °С. Далі йде постійне підвищення температури.

Фізичний стан нижнього шару атмосфери в певний час на певній території називається погодою. Погода визначається шістьма основними показниками. До них відносяться темпе­ратура повітря, атмосферний тиск, швидкість, сила і напрям вітру, вологість повітря, хмарність і опади.

Основним джерелом життя на Землі є енергія Сонця. На Землю надходить 2-Ю'9 частина цієї енергії, інша — розсіюєть­ся у космічному просторі. Падаючи на земну поверхню, сонячні промені нагрівають її, а вже від поверхні нагрівається повітря тропосфери. Саме тому температура повітря знижується з ви­сотою. Змінюється вона і протягом доби. Найвищою вона буває о 14 годині, а найнижчою — перед сходом сонця. Температура повітря залежить також від широти місцевості, оскільки чим більший кут падіння сонячних променів, чим вище сонце — тим температура вища. Різниця між найвищою та найнижчою температурою називається амплітудою коливань температур. Амплітуду температур протягом доби називають добовою, про­тягом місяця — місячною, а між температурою найтеплішого та найхолоднішого місяців — річною. Річна амплітуда темпе­ратури збільшується від екватора до полюсів. На екваторі вона становить усього 1 °С, а у середніх широтах 25-30 °С.

Атмосферне повітря легке. Один кубічний метр повітря ва­жить 1 кг 300 г. Однак повітря чинить тиск на усі речі й організ­ми на земній поверхні. Такий тиск прийнято називати атмо­сферним. На кожного з нас давить повітряний стовп масою біля 15 т. Атмосферний тиск вимірюють за допомогою барометра. Першим барометром був ртутний, який являв собою запая­ну з одного боку метрову скляну трубку, заповнену ртуттю і за­нурену в посудину з цією рідиною. На широті 45°, нарівні моря, при температурі 0 °С висота стовпчика ртутного барометра ста­новить 760 мм. Такий тиск прийнято за нормальний атмосфер­ний. Через громіздкість ртутного барометра його застосування не знайшло поширення. Значно зручніше використовувати барометр-анероїд, який являє собою металеву коробку з викача­ним повітрям. При збільшенні тиску дно коробки здавлюється, при зменшенні — навпаки. Ці зміни фіксує стрілка, вказуючи на шкалі величину атмосферного тиску в міліметрах ртутно­го стовпчика. На кожні 100 м підйому атмосферний тиск зни­жується на 10 мм ртутного стовпчика.

Нагріваючись, повітря розширюється, стає легшим і підій­мається вгору. При цьому тиск на поверхню зменшується. Коли повітря охолоджується, воно стискається, стає важчим, опу­скається і більше тисне на поверхню. Повітряні маси постійно переміщуються з областей з високим тиском в області з низь­ким тиском. Такий горизонтальний рух повітря називається ві­тром. На узбережжі великих водоймищ спостерігається вітер, який двічі на добу змінює свій напрям. Цей вітер називається бризом. Вдень він дме з моря на суходіл, оскільки суходіл під дією сонячних променів нагрівається швидше і тиск над ним падає. Вночі — навпаки. Є сезонні вітри — мусони. Мусони дмуть з моря на суходіл влітку і приносять багато дощів, тому що над морем повітря вологе. Взимку мусони дмуть із суходолу на море і приносять суху погоду. Причина утворення мусонів та ж, що і при утворенні бризів — неоднакова швидкість нагрі­вання моря та суходолу.

Сила вітру залежить від його швидкості. Швидкість вітру можна визначити за допомогою спеціального приладу — ане­мометра. Швидкість вітру визначають у метрах за секунду (м/с), а силу — у балах. Відсутність вітру називають штилем, а вітер силою 12 балів, коли швидкість перевищує 29 м/с — ураганом. Напрям вітру можна визначити за допомогою флю­гера. Флюгарка (стрілка флюгера) завжди вказує туди, звідки дме вітер. Цей напрямок і називають напрямом вітру. Якщо, наприклад, вітер західний, то він дме на схід (із заходу). За до­помогою флюгера можна також визначити і силу вітру.

У тропосфері міститься величезна кількість водяної пари, тому можна стверджувати, що повітря завжди містить воло­гу. Вологість повітря вимірюється у грамах на 1 м3. Вона зале­жить від температури. Чим тепліше повітря, тим більше вологи воно може містити. Розрізняють абсолютну та відносну воло­гість. Абсолютна вологість — маса водяної пари, яка міститься в одиниці об’єму повітря. Найменшою вона є в Антарктиді — соті долі грама в 1 м3 повітря, найбільшою в екваторіальному поясі — понад 23 г/м3. В Україні цей показник становить у се­редньому в січні 3 г/м3, у липні — 12 г/м3. Відносна вологість — це відношення фактичного вмісту водяної пари в повітрі до мак­симально можливого при даній температурі, виражене у відсот­ках. Найвища відносна вологість вранці, найнижча — після полудня. Якщо в повітрі знаходиться максимальна кількість водяної пари, яку воно може містити за даної температури, то повітря називається насиченим. Вимірюють відносну вологість гігрометром — приладом, головною частиною якого є знежи­рена людська волосина. Із збільшенням вологості вона видов­жується, передаючи показання на стрілку приладу.

Температура у тропосфері знижується. Насичене повітря не може утримувати водяну пару в собі,' і вона конденсується, перетворюється на крапельки води, які зависають у повітрі на великій висоті. Якщо температура повітря нижча за 0 °С, то кра­пельки перетворюються у дрібні кристалики льоду. Скупчення завислих в атмосфері дрібних крапель води або кристалів льоду називаються хмарами, а ступінь покриття небосхилу хмарами називають хмарністю. Розрізняють багато видів хмар, однак найчастіше трапляються шаруваті, купчасті та перисті хмари. Шаруваті хмари низько висять над землею, щільно покрива­ючи небо. Туман також є звичайною шаруватою хмарою. Куп­часті хмари розміщуються на висоті 2-3 тис. м. Вони нагадують шматки вати. Велика їх кількість свідчить про можливі опади. Перисті хмари утворюються на висоті понад 6 тис. м. Вони на­півпрозорі та нагадують пташине пір’я. їх наявність вказує на зміни в погоді. Хмарність визначають у балах, від 0 при ясній погоді, до 10 при суцільно затягнутому хмарами небі.

Вода, що випадає з хмар чи безпосередньо з повітря у рідко­му чи твердому стані, називається атмосферними опадами. До рідких опадів належать дощ, роса, туман. До твердих — град, сніг, паморозь. Вимірюється кількість опадів шаром води (мм), який утвориться, якщо вода не стікає і не випаровується. Для цього використовується прилад — опадомір. Для визначення товщини снігу застосовують снігомірну рейку.

Багаторічний режим погоди у даній місцевості називається кліматом. Клімат у різних частинах земної кулі досить різно­манітний. Головною причиною цього є нерівномірне нагріван­ня поверхні Землі. Куляста форма Землі, нахил осі обертання та річний рух навколо Сонця спричиняють нерівномірне надхо­дження тепла у різні частини земної кулі. Найбільше тепла от­римує екваторіальна частина, найменше — приполярна. Залеж­но від кількості тепла, що надходить на Землю, усю поверхню розділяють на теплові пояси, або пояси сонячного освітлення. Виділяють тропічний, два помірні (Північний та Південний) та два полярні (Північний та Південний) пояси. Вся територія України розташована в межах Північного помірного теплового поясу (поясу освітлення).

Відмінності клімату в різних частинах земної кулі спри­чинені трьома основними чинниками — географічною широ­тою місцевості, переміщенням повітряних мас та характером підстеляючої поверхні.

З червня по серпень Сонце більше освітлює Північну півку­лю. 22 червня кут падіння сонячних променів на паралелі 23° ЗО' пн. ш. становить 90°. Саме тоді у Північній півкулі спостері­гається найдовший день і найкоротша ніч, тому 22 червня нази­вають днем літнього сонцестояння. На паралелі 66° 30' пн. ш. Сонце взагалі не заходить за горизонт, хоча кут падіння соняч­них променів невеликий. Тут спостерігається полярний день. Паралель 23° 30' пн. ш. назвали Північним тропіком, а пара­лель 66° 30'пн. ш. — Північним полярним колом. У цю пору року в південній півкулі зима. На південь від паралелі 66° 30' пд. ш. (Південного полярного кола) сонце не з’являється вза­галі. Там полярна ніч.

Через півроку земля робить півоберта навколо Сонця, і його промені більше освітлюють Південну півкулю. 22 грудня Сонце стоїть у зеніті на паралелі 23° 30' пд. ш., яку називають Півден­ним тропіком. Південніше від Південного полярного кола — паралелі 66° 30' пд. ш. — полярний день. У Північній півкулі в цей час найдовша ніч і найкоротший день, а за Північним по­лярним колом взагалі — полярна ніч.

Лінії тропіків на карті обмежують території, у межах яких Сонце двічі на рік буває в зеніті (під кутом 90° до поверхні). По­лярні кола показують широти, за якими спостерігається поляр­ний день і полярна ніч.

У проміжках між сонцестояннями, а саме 21 березня та 23 ве­ресня, Земля займає таке положення щодо Сонця, коли сонячні промені однаково освітлюють Південну і Північну півкулі. На всій земній кулі, крім полюсів, день рівний ночі. Ці дні назива­ють днями рівнодення (відповідно весняного та осіннього).

Якби клімат залежав лише від кута падіння сонячних про­менів, то на одній і тій же широті температура була б однаковою. Але оскільки океан нагрівається і охолоджується повіль­ніше, ніж суходіл, то повітря над ним також має іншу темпера­туру» ніж над суходолом. Виникає різниця тиску, в результаті чого величезні повітряні маси рухаються, несучи в собі певний запас вологи. Наприклад, з віддаленням від океанів вглиб мате­риків клімат стає сухішим, оскільки волога у вигляді опадів ви­падає в основному у прибережних районах. Однак на кліматич­ній карті можна знайти місця земної кулі, де опади практично відсутні і на узбережжі океану. Це пов’язано з розташуванням неподалік холодних течій. Охолоджене над такими течіями повітря бідне на вологу’і не утворює хмар. Саме з цієї причини на узбережжі океанів утворилися пустелі Атакама у Південній Америці та Наміб у Африці.

Клімат з теплою зимою, прохолодним літом, невеликою річ­ною амплітудою коливань температур повітря і великою кіль­кістю опадів називають морським. Клімат з холодною зимою, жарким літом, з порівняно невеликою кількістю опадів прий­нято вважати континентальним. Розрізняють помірно конти­нентальний, континентальний та різко континентальний клі­мат. Практично для переважної більшості території України характерним є помірно континентальний клімат. Клімат при­бережних районів, які знаходяться під постійною дією мусонів, називають мусонним.

Розподіл температур і опадів на континентах істотно пору­шують не лише холодні океанічні течії. Теплі течії зігрівають повітря узбережжя. Північноатлантична течія, наприклад, зігріваючи береги Скандинавського півострова, створює умо­ви для проростання мішаних лісів, тоді коли у Ґренландії на тій же широті лежить багатокілометрова товща льоду. Суттєво впливає на клімат і рельєф суходолу. Гірські хребти затримують повітряні маси, сприяючи випаданню опадів. Саме з цієї причи­ни у передгір’ях Гімалаїв, у Індії, випадає найбільша на Землі кількість опадів (майже 12000 мм на рік), а на західних схилах Карпат випадає більше опадів, ніж на східних. Гори також захи­щають від холодних вітрів. Саме тому на південному узбережжі Криму практично не буває морозів. Рівнини, навпаки, пропуска­ють повітряні маси на тисячі кілометрів, ось чому при північно­му вітрі на територію України завжди приходить похолодання.

Оскільки температура повітря у тропосфері знижується з ви­сотою, то висота місцевості над рівнем моря також впливає на клімат.  З висотою він стає холоднішим. Саме з цієї причини на вершині гори Кіліманджаро, розташованої поблизу екватора, цілий рік лежить сніг.