تقدر كتلة الغلاف الجوي الإجمالية بحوالي 5.14x 10 ¹⁸ كغ، وتشكل واحد من مليون من وزن الكرة الأرضية. يتواجد حوالي 50% من هذه الكتلة ضمن الكيلومترات الستة الأولى القريبة من سطح الأرض، وحوالي 99.9 % منها تتمركز ضمن 50 كم الأولى. يشكل غاز النيتروجين وغاز الأوكسجين النسب الأعظم، 78.08%، و 20.95، من التركيب الحجمي للهواء الجاف على الترتيب وتشكل الغازات الثانوية النسب التالية: غاز الأرغون 0.934 ،% غاز ثاني أوكسيد الكربون 0.035 %، غاز النيون 10³×1.8%، غاز الهيليوم ^4-10×5.24% ، غاز الكريبتون ^4- 10×1.14%، غاز الكزنيون ^6-10×8.7 ، بالإضافة إلى وجود بعض الغازات الاخرى، الموضحة في الجدول (2-1)، والتي تعد نسبها الحجمية كآثار مقارنةً بالغازات الأولية والثانوية الموجودة في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى المركبات السابقة، يمكن أن يحتوي هواء الغلاف الجوي على نسب متفاوتة تتراوح بين 5.0-0.1 % من الماء بشكله البخاري. ويكون الهواء متجانساً تقريباً، نتيجةً لامتزاج الناتج عن الحركة الكتلية للهواء، عدا أن الوحيدة التي تختلف من منطقة إلى اخرى وفقاً للاقتراب أو الابتعاد عن نسبة الماء هي المسطحات المائية.

تم في القرن الماضي العديد من الدراسات التي تتضمن السبر الجوي ودراسات عن توزع طبقات الجو. حيث دلت هذه الدراسات على تغير التوزع الحراري في الاتجاه الشاقولي للغلاف الجوي، باعتبار أنه يتألف من العديد من العناصر والمركبات المختلفة في طبيعتها ونسبها وحركيتها وفقاً للكثافة ودرجة الحرارة والارتفاع، محددة بذلك طبقات مختلفة للغلاف الجوي وفقاً للتوزع الشاقولي للحرارة والضغط والكثافة.

تقسم طبقات الغلاف الجوي وفقاً للابتعاد الشاقولي ووفقاً لاختلاف المكونات الى: الطبقة السفلى من الغلاف الجوي Troposphere والطبقة العليا من الغلاف الجوي، Stratosphere ، تليها الطبقة الشاردية Mesosphere ، ومن ثم الطبقة الحرارية.Thermosphere

1- الطبقة السفلى من الغلاف الجوي Troposphere وهي الطبقة القريبة من القشرة الأرضية، وتمتد من مستوى سطح البحر لغاية ^16-10كم. حيث تختلف سماكة هذه الطبقة وفقاً للتضاريس وللمناخ والزمن. تتميز باحتوائها على النسبة الاكبر من مكونات الغلاف الجوي والمتجانسة في الحالة الطبيعية (عدا  كون نسبة الماء تختلف وفقاً للابتعاد عن المسطحات المائية). وتتميز هذه الطبقة أيضاً بتناقص درجة الحرارة بالابتعاد عن سطح الأرض المشع للحرارة. حيث تصل درجة الحرارة عند الحدود العليا للطبقة السفلى من الغلاف الجوي إلىC° 56-، فتلعب بذلك دور الحاجز الذي يسمح بتكاثف بخار الماء وبالتالي عدم وصوله إلى الارتفاعات التي تكون فيها طاقة الأشعة فوق البنفسجية كافية لتفكيكه تساعد عملية التكاثف هذه، على حفظ كمية الماء ثابتة في الكرة الأرضية، وعدم خروج الهيدروجين (الأقل كثافة)، الناتج عن تفكك الماء، إلى طبقات الغلاف الجوي الخارجية.

2- الطبقة العليا من الغلاف الجوي Stratosphere وهي الطبقة التي تلي طبقة التروبوسفير مباشرةً. تختلف سماكتها من منطقة إلى أخرى، ويتراوح ارتفاعها بين 50 – 13 كم. تتميز هذه الطبقة بارتفاع درجة حرارتها بالابتعاد عن سطح الأرض، لتصل إلى قيمة عظمة (C°2-) بسبب وجود الاوزون، O₃، الماص للطاقة كعنصر أساسي من عناصرها، فقد يصل تركيزه في أواسط هذه المنطقة إلى حوالي 10 جزء حجمي من مليون.

3- الطبقة الشاردية Mesosphere وهي الطبقة التي يتراوح ارتفاعها بين (Km50-85) وتتكون بشكل أساسي من الشوارد ، ويطلق عليها أحياناً الطبقة الشاردية Ionosphere. أهم الشوارد الموجودة في هذه الطبقة هي ⁺NO و⁺O.

4- الطبقة الحرارية Thermosphere يتراوح ارتفاعهـــا ضـمن المجال (Km500-85) كم يتساوى تركيز غازي الأوكسجين والأوكسجين الحر [O₂] = [O ] في الطبقات السفلى منها، أما في الطبقات العليا فيصبح تركيز الأوكسجين الحر أكبر بكثير من تركيز غاز الأوكسجين [O₂ ] << [^. O]، إضافة إلى وجود كل من الشوارد التالية  O⁺، O₂ ، و ⁺NO. يمكن أن يتم خسارة بعض الغارات النادرة الموجودة في هذه الطبقة بشكل نهائي إلى الفضاء الخارجي.

يوضح الشكل (2-1) التوزع الشاقولي لطبقات الغلاف الجوي الأساسية، ممثلاً نوعية العناصر المتوزعة ضمن هذه الطبقات، وتأثيرها على عبور أو تغلغل الإشعاعات الكونية تبعاً لأطوالها الموجية حيث يبين هذا الشكل أن الأشعة التي تصل إلى سطح القشرة الأرضية تكون ذات أطوال موجية أعلى من nm 330.