この項目では、地球の大気について説明しています。天体における大気の一般的解説については「大気圏」をご覧ください。
上空から見た地球の大気の層と雲国際宇宙ステーション(ISS)から見た日没時の地球の大気。対流圏は夕焼けのため黄色やオレンジ色に見えるが、高度とともに青色に近くなり、さらに上では黒色に近くなっていく。MODISで可視化した地球と大気の衛星映像大気の各層の模式図（縮尺は正しくない）

地球の大気（ちきゅうのたいき、英: earth's atmosphere[1]）とは、地球の表面を層状に覆っている気体のこと[2]。地球科学の諸分野で「地表を覆う気体」としての大気を扱う場合は「大気」と呼ぶが、一般的に「身近に存在する大気」や「一定量の大気のまとまり」等としての大気を扱う場合は「空気」と呼ぶ。

大気が存在する範囲を大気圏（たいきけん）[3]、その外側を宇宙空間という。大気圏と宇宙空間との学術的な境界は、何を基準に考えるかによって幅があるが、一般的には、大気がほとんど無くなる高度100kmのカーマン・ラインより外側を宇宙空間とする[4]。国際航空連盟やアメリカ航空宇宙局 (NASA) は、活動を円滑に進めるために便宜的にこの定義を用いている。
用法

地球を覆う気体の層であることを強調する場合は「大気圏」、その気体そのものを指す場合地球科学では「大気」、それ以外では「空気」と言い、使い分けられる[2][2]。

英語では大気圏や大気を指す場合「atmosphere」[注 1]、空気を指す場合は「air」と呼ぶ[5]。
地球大気の区分
地球大気の鉛直構造

大気は、温度（気温）変化を基準にして、鉛直方向に4つの層（外気圏を含めれば5つ）に区分されている[6]。これを「地球大気の鉛直構造」という。高度が高くなるにつれ、鉛直方向では気圧や密度が単調に低下するほか、大気の流れの性質、分子組成などが変化する。
対流圏[7]
0 - 9/17km。高度とともに気温が低下。さまざまな気象現象が起こる。上層よりも水（水蒸気）の比率が高い。質量比では大気の成分の半分以上が対流圏に存在する。赤道付近では17km程度と厚く、極では9km程度と薄い。対流圏の中は、気流が地表の摩擦（粘性）の影響を受ける大気境界層とほとんど受けない自由大気に分かれ、また大気境界層の中はさらにいくつかに分類されている。成層圏との境界は対流圏界面[8]と呼ぶ。
成層圏[9]
9/17 - 50km。高度とともに気温が上昇。オゾン層が存在する。中間圏との境界は成層圏界面[10]と呼ぶ。
中間圏[11]
50 - 80km。高度とともに気温が低下。熱圏との境界は中間圏界面[12]と呼ぶ。
熱圏[13]
80 - 約800km。高度とともに気温が上昇。外気圏との境界は熱圏界面[14]または外圏底[15]と呼ぶ。熱圏と外気圏との境界は定義が難しく500 - 1,000kmと幅がある。

成層圏と中間圏は1つの大気循環で混合しているため、2つをあわせて中層大気[16]と呼ぶことがある。

熱圏のさらに上部に外気圏[17]をおく場合もある[6]。
その他の鉛直構造区分

鉛直構造とは別の視点から命名されているものもある。
電離層[18]
大気中の原子や分子が主に紫外線を受けて光電離し、イオンが大量に存在している層。中間圏と熱圏の間にあたる60km - 500km付近に存在する。
オゾン層[19]
高度約10 - 50km。成層圏の中にある。
磁気圏[20]
地球磁場と太陽風の圧力がつり合う境界の内側。高度1,000km以上。太陽側は高度6 - 7万km、太陽とは逆側に100万km以上の尾を引く。電離圏とは磁力線でつながる。磁気圏の中で地球に近い内側領域には太陽からの高エネルギー荷電粒子の密度が高い領域があり、これをヴァン・アレン帯[21]という。放射線の放出が強い。特に赤道上空で顕著。
プラズマ圏[22]
低温のプラズマがほぼ地球の自転とともに回転している、赤道で高度2万km程度以下の領域。
均質圏[23]
大気成分が均質な層。地表から80 - 90km付近まで。この外側を非均質圏[24]といい、高度が上がるにつれて分子量の大きい成分から順に減っていく。分子量に応じて各分子が持つスケールハイトに対応して気体が分離し、約170km以上では酸素が主成分、約1,000km以上ではヘリウムが主成分、さらに外側の数千km以上では水素が主成分というふうに変遷していく。2つの境界を均質圏界面[25]という。
乱流圏[26]
乱流による分子の拡散が分子自身の熱運動による拡散を上回っている層。地表から100 - 110km付近まで。この外側を拡散圏[27]といい、熱運動による拡散が上回っている。2つの境界を乱流圏界面[28]という。
地球大気の水平構造

地球の大気は、太陽放射の量が最も多い赤道と最も少ない極との間での熱輸送を担っており、これにより水平方向に循環構造を持っている。大きく分けて、対流圏の循環と中層大気の循環の2つがある。

対流圏の大規模な循環は、3つの風系が北半球と南半球に1セットずつの計6つの風系からなる。赤道を挟んだ低緯度には、地表加熱による上昇気流を原動力としたハドレー循環があり、地表では熱帯収束帯と呼ばれる上昇気流の中心線に向かう北東・南東の貿易風が吹く。極を中心とした高緯度には、地表冷却による下降気流を原動力とした極循環があり、地表では極高圧帯から周囲に吹き出す北東・南東の極東風が吹く。中緯度には、間接循環のフェレル循環が存在する。年平均の風向を見ると、熱帯収束帯で上昇した空気が下降してくる亜熱帯高圧帯から高緯度低圧帯に向かって風が吹いているように見えるが、実際には温帯低気圧や移動性高気圧により南北の風向は変化が大きく、それよりも西寄りの偏西風が特徴的である。中緯度では、偏西風の南北蛇行である傾圧不安定波により熱が低緯度から高緯度へ輸送されている。

対流圏ではこれよりも小さな循環が存在する。赤道付近では、太平洋西部で上昇気流、インド洋・大西洋や太平洋東部で下降気流が強く、これをウォーカー循環という。また、大陸と海洋の間で1年を周期に風向が変化する季節風も循環構造を持っている。

中層大気では、低緯度上空や夏の極上空で上昇気流、冬の極上空で下降気流が強く、これをブリューワー・ドブソン循環という。
成分詳細は「空気#成分」を参照