Atmosferski zrak je fizička smjesa nekoliko stalnih plinova, kemijeskih spojeva i različitih plinovitih, tekućih i čvrstih dodataka. Osnovni plinovi u nižim slojevima atmosfere jesu dušik (N) i kisik (O). Volumni udjeli količine plinova u suhom zraku na morskoj površini jesu:

 

Kao posljedica vertikalnih strujanja u atmosferi, taj sastav zraka ostaje gotovo nepromijenjen sve do gornje granice troposfere. Niži slojevi atmosfere (troposfera) sadrže stanovit postotak vodene pare te čestice soli i prašine te razne organske i neorganske sastojke. Vodena para koju sadržava zrak je nevidljiva. Osim vodene pare, važan sastavni dio zraka su prašina i organski sastojci. Prašina dolazi u atmosferu uglavnom s vrlo suhih površina (stepa i pustinja), a zatim kao vulkanska prašina, industrijska prašina (dim), čestice soli (nad morskim površinama), i dr.

 

Može biti i svemirskog porijekla (kozmička prašina). U organske sastojke spadaju i razne zarazne klice. Njihova količina ovisi o mjestu i dobu godine. Poslije kiše ima u zraku najmanje prašine i klica. Zbog toga su morska područja najpovoljnija za zdravlje čovjeka, a zrak gradova i industrijskih mjesta najviše je zagađen prašinom i klicama. Ispitivan je utjecaj nuklearnih bombi na sastav zraka i procese u atmosferi. Dokazano je da te eksplozije utječu na sastav zraka samo u lokalnuom opsegu, jer je energija koja se oslobađa pri ekspolozijama nuklearnih bombi neusporedivo manja od energije koja se oslobađa pri atmosferskim procesima. Dalje je ustanovljeno da te eksplozije dovode do izvjesna narušavanja normalna stanja u troposferi i da se od njih mogu stvoriti povoljni uvjeti za formiranje tropskih ciklona, tornada, tromba i mnogih drugih atmosferskih procesa (npr. dugotrajnih kiša) na mjestima gdje se oni normalno nisu javljali. Što se tiče optičkih efekata (zamućenosti zraka), oni su pri eksploziji tih bombi neusporedivo manji od onih koji se javljaju pri vulkanskim erupcijama. Drugim riječima, svi naprijed navedeni efekti koji se javljaju pri eksplozijama nuklearnih bombi nemaju za sada u atmosferskim procesima opće značenje, već samo lokalno.

 

 

Masa promatrane količine zraka, odnosno svih plinova koje sadrži zrak u jedinici volumena zove se gustoća zraka. Ona pokazuje koliko je puta jedinica volumena zraka lakša od istog volumena vode na temperaturi +4°C. Iz jednadžbe plinskog stanja p : R = T : V imamo da je V = R * T / p gdje je p tlak zraka, R plinska konstanta za zrak (R = 29,27), T termodinamička (apsolutna) temperatura zraka (T = 273,2 + t°C) i V voluen.Budući je gustoća zraka obrnuto razmjerna volumenu, imamo da je: V = 1 / p , p = p / R * T

 

To pokazuje da je gustoća zraka p upravo razmjerna tlaku zraka a obrnuto razmjerna temperaturi zraka. Povećanjem visine, u pravilu, opada temperatura i tlak zraka a gustoća raste i obrnuto. Vlažni zrak je lakši od suhog pa je i gustoća vlažnog zraka manja. Gustoća zraka se ne mjeri već računa iz jednadžbe plinskog stanja koja izvedena glasi: p = 348,38 p / T kg / m(3). Navedeni odnosi vrijede za suh zrak bez vodene pare. Pri normalnom atmosferskom tlaku p = 1013,27 mb, T = 273,2 K i naponu vodene pare e = 0, normalna gustoća zraka iznosi p = 1,293 kg / m(3).