Атмосфера простирается в невидимом пространстве на сотню километров, она невидима, но ее выдают метеорологические смены настроения в виде облаков водяного пара или падающего снега, электрических вспышек молний или же зарева заката.
Клубящиеся потоки воздушного и земного океанов планеты, взаимодействуя, создают погоду и климат, которые определяют условия для жизни. Возможно, самым значительным из этих глобальных погодных явлений стала ячейка Хэдли – элемент циркуляции атмосферы, при котором массы горячего влажного воздуха конденсируются в обильные дожди, которые проходят над зоной экватора, способствуя развитию влажных тропических лесов и болот, и обходят стороной засушливые пустыни на севере и юге. Влияние этой системы циркуляции атмосферы можно увидеть из космоса в виде четких переходов зеленого и коричневого штрихов.
Однако жизнь на Земле также обуславливает атмосферные состояния и типы погоды. Первая атмосфера планеты состояла из водорода и водяного пара, и понадобилось около 2 млрд лет, чтобы газ жизни, кислород, наполнил собой воздух, чему способствовали и фотосинтезирующие организмы. Те древние сине-зеленые водоросли, сохранившиеся до наших дней в виде ничем не примечательных строматолитов, использовали солнечную энергию для получения сахара из углекислого газа и выделяли кислород в качестве отходов.
Непрерывное дыхание всех живых организмов, от крошечных муравьев до огромных деревьев, истощает запасы кислорода в атмосфере и заменяет его углекислым газом и водяным паром. В дневное время, особенно летом, этот газообмен регулируется фотосинтезом, который осуществляют наземные и водяные леса из деревьев и водорослей. В результате взаимодействия биоты с воздухом появилась атмосфера, которая на 78 % состоит из азота, на 21 % из кислорода, а также из смеси инертных газов, углекислого газа и следов некоторых других газов.
Именно в процесс этих сложных взаимоотношений стремительно ворвалось человечество, добавив к атмосферному составу такое количество нагретых газов, которого оказалось достаточно, чтобы нарушить хрупкое равновесие последнего тысячелетия и изменить глобальный климат на грядущие века.
Атмосфера выполняет функцию покрывала, защищающего от невероятно холодных температур космоса, а комфортные условия создает углекислый газ. Углекислый газ невидим, потому что солнечный свет проходит напрямую через его молекулы. Однако он не пропускает инфракрасные лучи, которые проводят тепло, и поэтому, подобно стеклянным панелям парника, он нагревает воздух. Солнечный свет беспрепятственно проникает через атмосферу и достигает поверхности Земли. Если эта поверхность обладает высокой отражательной способностью (как, например, у сверкающего белоснежного покрова ледника), то большая часть лучей отразится от нее в виде света. Однако если поверхность темная, как, например, черная горная порода, земля или океан, то тогда энергия преобразуется в тепло, которое распространится в атмосфере потоком инфракрасных лучей, а они не проходят через углекислый газ. Таким образом, тепло оказывается в ловушке между атмосферой и Землей, нагревая их и поддерживая жизнь.