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空氣是指地球大氣層中的氣體混合。它主要由78%的氮氣、21%氧氣、還有1%的稀有氣體和雜質組成的混合物。空氣的成分不是固定的，隨著高度的改變、氣壓的改變，空氣的組成比例也會改變。但是長期以來人們一直認為空氣是一種單一的物質，直到後來法國科學家拉瓦節通過實驗首先得出了空氣是由氧氣和氮氣組成的結論。19世紀末，科學家們又通過大量的實驗發現，空氣裡還有氦、氬、氙、氖等稀有氣體。
在自然狀態下空氣是無味無臭的。
空氣中的氧氣對於所有需氧生物來說是必需。所有動物都需要呼吸氧氣，植物利用空氣中的二氧化碳進行光合作用，二氧化碳是近乎所有植物的唯一的碳的來源。
成分
氮
氮氣是一種化學上非常惰性的氣體，但不屬於惰性氣體。只有通過固氮它才進入氮循環，能夠被生物所利用。生物的胺基酸需要氮。通過反硝化作用氮回到空氣中。在技術上人們使用哈柏法將空氣中的氮加工為肥料。固氮與反硝化作用基本上互相抵消，對空氣中的氮的濃度沒有影響。在深潛的過程中（潛水深度大於60米）壓縮空氣瓶中的氮會被氦代替，否則的話血液中溶的氮會導致氮麻醉。
氧
氧是一種重要的氧化劑，它使得空氣具有氧化的作用。幾乎所有化學燃燒和生理呼吸都需要氧。空氣中的氧是通過光合作用產生的。在整個地球歷史中通過光合作用所產生的氧的總量約是今天空氣中氧的總量的20倍。
氬
氬是一種惰性氣體。它基本上不參加化學反應。因此在焊接時氬用來當作保護氣。此外由於它相對於空氣而言導熱性比較差，因此它也被用來作為氣密窗玻璃之間的隔熱氣體。
水蒸氣
按照空氣濕度的不同空氣中可以含0至4%體積比的水蒸氣。一般空氣中水蒸氣的含量在0.1%體積比（極地）至3%體積比（熱帶）之間。地面附近的水蒸氣平均含量為1.3%。
隨時間的變化
空氣成分的濃度是亞穩定的。在一個人活著的時間裡它的變化非常小，但是它並不是自然常數。在地球歷史上大氣層不斷發生變化，其組成成分曾經幾度巨大地變化。現在大氣層的組成是約3.5億年前形成的。
目前空氣成分變化最大的是工業化開始後二氧化碳的成分增加了約40%。有人認為人為的溫室效應導致了全球暖化。
由於痕量氣體的總量非常小，因此它們的變化幅度可以非常大，人的生產和其它自然現象（比如火山活動）就可以在短期導致其濃度的波動。
地球大氣層，又稱大氣圈，因重力關係而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的氣體圈層，包圍著海洋和陸地，大氣圈沒有確切的上界，在離地表2000-16000公裡高空仍有稀薄的氣體和基本粒子，在地下、土壤和某些岩石中也會有少量氣體，它們也可視同大氣圈的組成部分，地球大氣的主要成分為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體，這些混合氣體即稱為空氣，地球大氣圈氣體的總質量約為5.15×1018 千克，相當於地球總質量的0.86ppm，由於地球引力作用，幾乎全部的氣體集中在離地面100公裡的熱層、其中99%在低於25～30公裡以內，地球大氣的高密度使得地表的氣壓也相當驚人，海平面每平方公尺所受空氣擠壓力高達11公噸，而每立方公尺的空氣質量則可達1.29kg之多。大氣層保護地表避免太陽輻射直接照射，尤其是紫外線；也可以減少一天當中極端溫差的出現，也是生命作用不可或缺的。
大氣的組成
地球早期的大氣層與現今的大氣層完全不相同，富含火山噴發氣體，例如二氧化碳。部分地球大氣可能源於太陽系之外。現在的大氣層只含有極少量的二氧化碳，而富含氧氣。其改變原因是早期的生命形式——微生物體吸入二氧化碳而排出氧氣。這些微生物聚集在一起合稱為藍綠藻，依靠光合作用製造能量，它們與早期那些製造氧氣的有機體極為類似。
原始大氣
古大氣層
推測為甲烷（CH4）、氨（NH3）、氫（H2）、水（H2O）等所組成。因為火山爆發所噴出的氣體是二氧化碳（CO2）、氨（NH3）、氮（N2）、二氧化硫（SO2）、甲烷（CH4）、氫（H2）和水蒸氣（H2O），這些氣體在地球冷卻前飛向空中，等到地球冷卻，逃出的氣體因重力而覆蓋地球形成最原始的大氣。其中水蒸氣凝結成為水，而二氧化碳、二氧化硫溶於水中變成溶液，因此大氣剩下氨、氫和甲烷，這就是人類所認為的原始大氣。
1953年，哈羅德·尤裡和史丹利·米勒完成生命起源的經典實驗米勒-尤裡實驗，發現將甲烷、氨、氫和水的混合經過放電後，會變成許多的有機化合物包含生命必需的成份——胺基酸。
