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大气是多种气体的机械混合物。低层大气是由干洁空气、水汽和固体杂质三部分组成的。
干洁空气（25千米以下）的主要成分中，氮和氧合起来占干洁空气体积总数的99％。氧是人类和一切生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物体的基本成分。大气中的微量成分二氧化碳和臭氧，含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，并对地面起保温作用。臭氧能大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害，被誉为“地球生命的保护伞”；而穿透大气射到地面上的少量紫外线，又对人起到杀菌治病作用。
大气中的水汽和固体杂质含量很少，却是天气变化的重要角色。水汽的相变（气态、液态、固态三者的互相转变），产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象，并伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。