在平流層中有一個層叫做臭氧層。臭氧是一種三原子氧，是紫外線對普通的雙原子氧起作用而形成的。臭氧在地麵上濃度很小，至距地表10千米～15千米以上的高空，它的濃度開始增加，而在20千米～30千米高處達到最大。當然，即使在這裏，臭氧也隻占空氣的四萬分之一。不過，這樣的濃度已足以吸收太陽紫外線，成為地球防禦紫外線的保護層，充分保護地球上的生物了。
由平流層一直向上，至距地表500千米的高空，依次是中間層和熱層，空氣更加稀薄。由於受太陽紫外線、微粒子流和宇宙射線的作用，這裏的部分氧氣和氮氣被電離，因而有人統稱這兩個層次為電離層。電離層像一麵懸掛在天空的巨大反射鏡，無線電波經它反射能達到數千米或更遠距離，從而實現了遠距離通訊。在這一層裏，空氣分子吸收從太陽射來的X射線、紫外線和其他高能輻射，自身電離成離子，使相當一部分有害輻射得以消除。
500千米以外就是大氣的最外圈了，稱為外層。這裏大氣極度稀薄，大部分處於電離狀態，其成分也是大氣中最輕的氫和氦。這裏氣體粒子運動得很快，粒子間相互作用也很弱，致使一些高速粒子能夠掙脫地球引力和其他氣體的阻力，逃逸到宇宙空間中去，所以外層亦稱散逸層。地球上空從1000千米到10萬千米叫地球磁層，它就像一道“擋風牆”，把以帶電的高能粒子為主體的太陽風擋住，使它們隻能繞開地球而去。少數強行闖入的粒子，也被低層的強磁場俘獲，無法到達地球表麵。
大氣層是地球母親堅厚的“防彈衣”。地球有大氣層這件厚厚的“防彈衣”，絕大部分隕星沒到地麵就在空氣中因摩擦而燒掉了，夜空中耀眼的流星就是它們生命的殘跡。即便有一二顆沒燒盡的隕石從天而降，這時它們的體積也已大大減小，其危害已大大減弱。每個在宇宙中運行的天體都不斷受到隕石的襲擊。如果觀看人造衛星發回的月球照片，最引人注目的便是那一個個大大小小的環形山，這些都是大大小小的天外來客——隕石留下的紀念。
地球空調
地球表麵溫度的平均值是14℃左右。至少在近34億年以來，地表平均溫度的變化，一直是限定在嚴格的範圍之內。地表這種對生物以及人類極為適宜的生存條件能得到維持，是大自然調節的結果。大氣運動便是地球氣候“調節器”之一，是大氣物質循環和能量平衡的動力源泉。
地球上不同緯度的地帶，太陽光線的入射角不同，地麵單位麵積上所接受的太陽能量也不一樣，大氣的密度和溫度分布也是不均勻的。為了實現均勻分布，空氣便開始運動，從氣壓高的地方流向氣壓低的地方。
空氣的流動就會形成風。地球周圍的大氣好像一部巨大的機器，晝夜不停地運動著。正是這種不停的大氣運動，形成了地球上不同地區的不同天氣和氣候，調節了全球的熱量分布。
大氣運動的能量來源於太陽。地球上各個地區接受到的太陽光熱不同，赤道和低緯地區受熱多，空氣膨脹上升；極地和高緯地區受熱少，空氣收縮下沉。這樣就使赤道地區上空的氣壓高於極地上空的氣壓，促使赤道上空的空氣向極地上空方向流動。赤道上空的空氣不斷流出，空氣質量逐漸減少，地麵氣壓下降而形成一個常年存在的低氣壓帶，即赤道低氣壓帶。在極地上空，因有空氣不斷流入，地麵氣壓就會升高而形成一個高壓帶，即極地高壓帶。於是，在大氣下層就出現了極地氣壓高於赤道氣壓的差異，產生了自極地流向赤道的大氣運動。這支氣流在運動過程中，又增熱上升，補充赤道上空流走的空氣。這樣在赤道和極地之間就形成了一個南北向的閉合環流，在氣象上稱“哈特萊環流”。
大氣運動還時時刻刻受到地球自轉運動所產生的偏向力的影響。在北半球，空氣流動的方向要發生向右的偏轉；南半球要發生向左的偏轉。這樣，當赤道上空的空氣向南（北）極流動時，它的運動方向要不斷發生向左（右）偏轉。大約到了緯度30～35度附近的高空，氣流偏轉方向接近90度。也就是說，原來是南北方向的氣流，逐漸變成東西方向。從赤道上空源源不斷流動過來的空氣，受到這股東西方向氣流的阻擋，漸漸堆積起來，空氣開始下沉，結果使這一區域下層的大氣壓力增高，形成了常年穩定、勢力龐大的副熱帶高壓帶。因副熱帶高壓帶內盛行下沉氣流，所以常年缺雲少雨，氣候幹旱，如非洲的撒哈拉等世界著名的大沙漠，就分布在副熱帶高壓帶控製的地區。
副高壓下沉氣流到低空後就兵分兩路，一路流向赤道，在偏轉力作用下，形成東風帶（東北或東南信風），與赤道上升氣流共同組成低緯環流；一路流向中高緯度地區，在偏轉力作用下，形成盛行西風帶，成為中緯環流的一個組成部分；在高緯地區還存在一個高緯環流。這樣在全球形成不同的氣壓帶和風帶，我國地處中緯度地區，環繞全球、規模宏大的西風帶從高空通過，對我國的天氣和氣候有很大的影響。