永不停息的大氣運動
地球周圍的大氣，在太陽光和熱的作用下像無形的野馬，在永無休止地奔騰著。它運動的形式多種多樣，範圍有大有小。正是這種不斷的大氣運動，形成了地球上不同地區的不同天氣和氣候。
地球上各個地區接受到太陽的光和熱是不同的。赤道和低緯度地區受熱多，空氣容易膨脹，變輕上升；極地和高緯度地區受熱少，空氣收縮下沉。這樣，就使赤道地區上空的氣壓高於極地上空的氣壓。這種氣壓的南北差異，促使赤道上空的空氣向極地上空方向流動。
赤道上空的空氣不斷流出，空氣質量逐漸減少，地麵氣壓下降而形成一個常年存在的低氣壓區。這個低氣壓區稱為赤道低壓區。
在極地上空，因有空氣不斷流入，地麵氣壓就會升高而形成一個高壓區，稱為極地高壓區。
於是，在大氣低層就出現了極地氣壓高於赤道氣壓的氣壓差異，產生了自極地流向赤道的大氣運動。這支氣流自極地到達赤道地區時，又增熱上升，補充赤道上空流走的空氣質量。這樣，在赤道和極地之間就形成了一個南北向的閉合環流，氣象上稱為“哈特萊環流”。
大氣環境是形成各種氣候和天氣變化的主要因素同時，大氣運動時時刻刻都受到地球自轉運動所產生的偏向力的作用。在北半球，空氣流動的方向要發生向右的偏轉；在南半球要發生向左的偏轉。這樣，當赤道上空的空氣在向南北兩極流動時，它的運動方向就要不斷發生向右或向左的偏轉。大約到了緯度30—35°附近的高空，氣流偏轉方向接近90°。也就是說，原來是南北方向的氣流，逐漸變成東西方向了。這樣，從赤道上空源源不斷流動過來的空氣，受到這股東西方向氣流的阻擋，漸漸堆積起來，空氣開始下沉，結果使這一區域中下層的大氣壓力增高，形成了常年穩定、勢力龐大的副熱帶高壓帶。因副熱帶高壓帶內盛行下沉氣流，常年缺雲少雨，所以是個寬闊的無風帶。
此外，還有環繞全球、氣勢磅礴的西風帶和東風帶。西風帶內的大氣，有明顯的波動，它很像大江裏的波浪高低起伏，奔騰不息。由於我國地處中緯度地區，規模龐大的西風帶從我國上空通過，對我國的天氣、氣候有很大影響。
空氣流動成風
空氣從氣壓高的地方流向氣壓低的地方，便產生了風。風實際上是空氣的流動。那麽，自然界的風是靠什麽來驅動的呢?這和空氣的熱脹冷縮有關。
每天，太陽光輻射到地麵，地麵被曬熱了。在地球上，陸地比海洋容易熱；沙漠比森林容易熱；靠近地麵的空氣層又比高空處的空氣層熱得快。受熱的空氣因此而膨脹，上升快，於是附近的冷空氣就進行填補，補充的冷空氣受熱又上升，附近的冷空氣又來補充，這樣冷熱空氣就流動起來形成了風。
空氣流動的速度越快，風也就刮得越大。人們根據風力的大小，把風劃分為0—12個級別，共有13級。“0”極表示無風；“2—3”級表示輕風和微風；“8”級為大風；“10”、“11”、“12”級分別在狂風、暴風、颶風。
我國地處亞洲大陸東部，東南方是海洋，一般來說夏天多東南風，冬天多西北風。這是由於夏天，大陸上的空氣比海洋上的空氣溫度高，大陸上熱空氣上升，海洋上的冷空氣就向大陸流動，所以常刮東南風；到了冬天，海洋上的空氣比大陸的空氣溫度高，大陸上的冷空氣就向海洋移動，所以常刮西北風。
變化莫測的雲
天空中的雲彩絢麗多姿，千變萬化。
地麵上的積水慢慢不見了；晾著的濕衣服不久幹了，水到哪裏去了?原來，它們受太陽輻射後變成水汽蒸發到空氣中去了。到了高空，遇到冷空氣便凝聚成了小水滴，然後又與大氣中的塵埃、鹽粒等聚集在一起，便形成了千姿百態的雲。據估計，每年從海洋、陸地上蒸發到大氣中去的水氣，約有4.5萬億多噸之多。
組成雲的小水滴很小，一般直徑隻有0.01—0.02毫米，最大的也隻有0.2毫米。由於它們又小又輕，下降的速度很慢。在降落過程中，隨時又會被上升氣流抬起，或者在未降到地麵前就被蒸發掉了，所以，它們便成片在飄浮在空中。
我們平時看到的雲有各種色彩，有的潔白，有的透明，有的烏黑，有的呈鉛灰，還有的呈紅色和黃色。其實，天上的雲本來都是白色的，隻是因為雲層的厚度不同，以及雲層受陽光的照射而顯出不同的顏色。
雲的姿態各異，成因也不相同。一般可將它們分為積狀雲、層狀雲、波狀雲三大類。
積狀雲又叫對流雲，包括淡積雲、碎積雲、濃積雲和積雨雲。它們的外形很像棉花團和高聳的山峰，是由大氣對流運動形成的。淡積雲、碎積雲和濃積雲的個體孤立分散，一般不會下雨。如果空氣對流旺盛，它們便有可能進一步發展，成為成片成團的積雨雲，最後產生降雨。
層狀雲包括卷層雲、高層雲和雨層雲。它們像幕布一樣布滿天空，覆蓋著幾百公裏甚至上千公裏的地區。這類雲最常見於暖濕氣冷氣團上部爬升的交界麵上。當暖濕空氣沿山坡爬行時，也容易生成層狀雲。卷層雲是一種乳白色雲幕，高度一般都在五六千米以上，由微小的冰晶組成。高層雲為淺灰色雲幕，通常高度為2000—6000米，由水滴和冰晶組成。雨層雲是低而均勻的雲幕，水平伸展範圍很廣，幾乎總是遮蔽整個天空。雨層雲內貯藏著大量水滴，降水時常常是連續性的。
波狀雲包括卷積雲、高積雲、層積雲和層雲。它們的形狀很像一片片魚鱗和層頂的瓦片，是由大氣的波動運形成的。
如按雲的高度來分，又可分為四大雲族，即低雲、中雲、高雲和直展雲。低雲多由水滴組成，雲底高度一般在2500米以下；中雲也多由水滴組成，雲底高度一般在2500—6000米；高雲多由小冰晶組成，雲底高度一般在6000米以上；直展雲則由水滴、過冷卻水滴、冰晶混合而成，雲底高度通常在2500米以下。這些直展雲會產生雷陣雨，有時伴有狂風或冰雹。
水汽凝結的霧
霧和雲都是水汽凝結而成，隻是雲的底部不接觸地麵，而霧卻是接觸地麵的。因此，可以說霧就是地麵上的雲。當你攀登黃山、廬山、泰山時，也許都有這樣的體會：有時從山下看去，山上白雲繚繞，山巒隱沒其中，當登上山頂後，山巒清晰可見，白雲卻在我們的腳下，人如同在霧裏一般。
根據水平能見度的不同，霧可分為重霧、濃霧、大霧、中霧和輕霧。重霧的水平能見距離不到50米；濃霧的水平能見距離為50—200米之間；大霧的水平能見距離為200—500米之間；中霧的能見距離為500—1000米之間，輕霧的能見距離在1000米以上。
根據成因的不同，霧又可分為輻射霧、平流霧、蒸氣霧、上坡霧、鋒麵霧等幾種。輻射霧是地麵空氣因夜間輻射散熱冷卻達到水氣過飽和狀態後形成的。這種霧大多出現在晴朗、微風、近地麵水氣又比較充沛的夜間或早晨。輻射霧的出現，一般表示當天的天氣晴好，因此有“十霧九晴”的說法。平流霧是由空氣的水平流動造成的。當暖濕空氣流經冷的地麵或海麵，空氣的低層因接觸地麵或海麵而冷卻，使水氣凝結而成霧。平流霧的出現，一般預示兩三天內要下雨。鋒麵霧產生於冷暖氣團交鋒的鋒麵地帶。我國梅雨季節常出現這種鋒麵霧，它也是陰雨天氣的預兆。
我國霧最多的地方要數四川的峨眉山了。1953—1970年間平均霧日多達323.4天，差不多天天有霧。
霧對航海、航空和農作物都有很大影響。如海上航行一旦遇上了濃密海霧，船隻可能迷失方向，甚至發生觸礁、擱淺、碰撞等事故；飛機遇上大霧天氣就難以起飛或降落；農作物在一直多霧陰冷的天氣裏，產量和質量都會受到影響。
水汽凝結的雨
水汽中存在著許多水分，它們以分子或微小顆粒飄浮在空中，由於地表性質不同，地表起伏差異，地表形成了許多冷熱不同的熱量中心，對流層中的大氣在冷熱不同的情況下，往大氣中的水氣使天空變得絢麗多彩，它還可以變成雨水，滋潤田野往形成上下運動的對流運動，當較熱的空氣隨對流上升時，遇到高空大氣的冷空氣，空氣中的水分將以塵埃為中心凝結，水滴較小時，它就飄浮空中，這就是我們看到的雲。如水滴不斷增大，不能飄浮在空中時，它們就落到地表麵上形成雨，雨按照降水時間和強度分暴雨、中雨、小雨。按照形成原因可分為地形雨、鋒麵雨、對流雨、台風雨等。
橫跨天際的彩橋
在炎熱的夏天，一陣暴雨過後，有時我們能看見一條七色的彩環橫跨南北，懸掛在空中，這就是虹。有時在虹的外側還能看到第二道虹，光彩比第一道虹稍淡，稱為副虹或霓。虹和霓色彩的次序剛好相反。虹的色序是外紅內紫，而霓的色序是外紫內紅。
我國早在殷代甲骨文中，就有關於虹的記載。古人認為虹是龍在雨後的顯形。所以“虹”字帶上了“蟲”字旁，並一直沿用至今。其實，虹是飄浮在空中的小水滴反射太陽光而形成的。如果我們在天氣晴好的早晨或傍晚，背著太陽站著，然後用嘴向空中噴一口水，就會看到在那些水珠上麵有一條小小的彩虹。而一場大陣雨後的空氣中，就飄浮著許多像這樣的小水珠。它們就像一個個懸浮在空中的三棱鏡，太陽通過它們時，先被分解成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光帶，然後再反射回來，這時，如果有人站在太陽(在地平線附近)和雨滴形成的“雨幕”之間，就會看到一條色彩繽紛的彩虹。如果太陽經過小水滴的兩次折射和反射，那麽在虹的外側就會出現顏色稍淡、排列相反的霓。天空中的彩虹有時寬有時窄，有時顏色鮮豔，有時顏色暗淡。這是為什麽呢?原來，虹的色彩鮮豔程度和虹帶的寬度與空氣中的水滴大小有關：水滴大，虹就鮮豔清晰，比較窄；水滴小，虹就淡，也比較寬，如水滴過小，就可能沒有虹。
虹主要出現在夏季，冬季很少見。這是因為夏季多雷陣雨，雨滴也較大。往往一陣雨過後，很快轉晴，空中飄浮著很多小水珠，經太陽照射後就形成了虹。冬天一般天氣幹燥，下雨機會少，陣雨就更少，所以冬季較難見到虹。
彩虹發生在降雨過程中或者雨後，出現在太陽對麵的天空中，出現在高度同太陽照射的角度有關。中午前後彩虹出現部位高，早晨或者傍晚，出現的部位低。
天空中一般隻出現一條或同時出現兩條彩虹，偶爾也同時出現三四條。
電閃雷鳴
一年夏天，常常會有雷陣雨天氣出現，下雷陣雨時，常常伴有電閃雷鳴現象發現。
我們知道，當正、負電荷接近時，兩種電荷發生中和並且發出火花，這種現象叫做火花放電。
要出現雷雨，先得有大塊的雲體形成，這種雲稱為積雨雲。這種雲由於內部的強烈對流和雲粒子的不斷碰撞，往往積聚有大量的電荷，當積雨雲中正電荷區和負電荷區之間的電場大到一定的程度時，就要產生火花放電。
在火花放電時發出強烈的光，這就是閃電。在光的通路上要產生高溫，使周圍空氣因劇烈受熱，而突然膨脹，雲粒也會因高熱而突然汽化膨脹，發生巨大的響聲，這就是雷鳴。
也有的放電是在雲層與地麵之間發生的。這是因為當雲層帶有大量負電荷時，它會使地麵物體帶上大量正的感應電荷，當雲體一旦接近地麵上比較強的正電荷集結處時，就將大量的正電荷上吸而開始放電，這時整個閃道上就會出現樹枝狀的耀眼閃光。
在閃電的落點處或彎曲處，有時會分離出一些火球在空中飛舞，有的落地爆炸。我們稱這種閃電為球狀閃電，它有一定的破壞作用。
銀白世界的雪
在雲中形成且大體呈各種形狀的六角形的白色結晶降水物。絕大多數是由雲中水汽在冰晶上凝華增長而成，也有少數是由微滴在一定溫濕條件下冰結變形而成。空氣中所含水汽多少和溫度高低不同，則形成的雪花形狀也就有異。單個晶體多為六角形，這一發現在我國西漢時就有記載，比歐洲早1700多年。由於雪的導熱率小，故在雪被下麵的土壤其溫度比**土壤的要高，而溫度振幅和凍結深度卻比**土壤的要小，因此，雪被下土壤熱狀況的改善，對越冬作物的防凍和安全過冬有利。加之雪中含有氮化物，起到增肥作用，所以農諺說“瑞雪兆豐年”。
可惡的冰雹
俗稱雹子。指天空降下的球形、圓錐形或形體不規則的冰塊。一般是由冰晶在積雨雲中隨氣流多次升降，不斷與雪花、小水滴合並，形成具有不透明與透明層次交替的冰塊。當它增大到上升氣流支持不住時，就會降落下來，是固體降水的一種形式。雹的直徑大小不一，常見的一般在5—50毫米。冰雹多出現於山區夏季的午後，並常伴有雷陣雨。每次降落的時間都不長，範圍也不大，但卻給農作物帶來很大危害，大冰雹還對人、畜、建築物等造成損害。現在，隨著科學技術的發展，人們已經可以采用特製的火箭把碘化銀發射到積雨雲中，化雹為雨以避其害。
世界上的風極
12級大風，風速32.7—36.9米／秒，在海上可掀起滔天巨浪，在陸上可造成房倒屋塌，大樹拔地而起。倘若更大的風力，其破壞力可想而知。
1957年3月，大風就在南極安排了一次惡作劇。前蘇聯一個剛建立不久的科學站，突遭狂風襲擊，高大的鐵塔被刮倒，停機坪上的飛機被吹毀，用預製板裝配起來的房屋被席卷而光。工作人員隻好躲在大石後避難。那末，南極的風速到底有多大?根據現有資料，南極大陸一般風速都在17—18米／秒，有些地方超過70米／秒。在南極大陸正對澳大利亞方向，有個叫承德利海岸的地方，法國一個觀測站在那裏記錄到了92.6米／秒的世界最大風速。觀測證實，南極大陸從恩德比地到阿德利的沿海地帶，風暴極其頻繁。阿德利海岸一年竟有310天刮大風。因此，把這裏叫做“風極”，或許當之無愧。
南極大陸，特別是沿海地帶為什麽成了地球上風力最大、風暴最多的地區呢?原因在於南極大陸終年酷寒形成一個強大的高氣壓區，大陸外圍則是副極低壓帶，兩者之間形成很大的氣壓差。加之南極大陸又具有中間高、四周低的地形特點。在上述情況影響下，冷氣流自中心迅速向沿海地區推進，從而形成了多風暴的地帶。
世界雨極
世界降水量的分布是不均勻的，有的地方雨特別多，甚至天天下雨。我國雅魯藏布江河穀的巴勞卡，年平均降雨量4500毫米。台灣北部的火燒寮，是我國最多雨的地方，年平均降水量6500毫米。1912年曾出現8408毫米的記錄，被稱為中國的“雨極”。
為什麽火燒寮雨量特別多呢?這裏夏季受東南、西南季風和台風的影響，冬季受東北季風和信風的吹拂，加上山地影響，氣流抬升，容易疑雲播雨。
世界絕對雨量最多的地方是印度東北部梅加拉亞邦的乞拉朋齊，年平均降水量11430毫米。1960年8月到1961年7月，出現26461.2毫米的最高紀錄，成為世界的“雨極”。下雨時雨若傾盆，勢如小瀑布，雨滴有如棒球，所以當地人總愛穿一種簸箕形狀的，用竹或草編成的雨具，才不致被雨滴傷。
夏威夷群島考愛島的威阿列勒山東北坡，被稱為世界的“濕極”。1920—1927年平均年雨量11458毫米，每年下雨的日子約有325天。
為什麽這兩個地方多雨呢?原來，它們都有高山屏障，從海洋吹來的季風或東風，被高山阻擋，使飽含水汽的氣流被迫上升，凝結大量的地形雨。
有些地方年降水量不大，卻常常下雨。智利南部的巴希亞·菲利克斯，平均每年有325天在下雨。1961年這一年，隻有17天沒下過雨。它處在西風帶內，長年從太平洋帶來大量水汽，受到地形的抬升，形成陰雨天氣。
巴西的巴拉城，每天都要下幾次雨，而且每天下雨都有固定時間。巴拉城靠近赤道，濱海，陽光灼照。早晨，氣溫較低，空氣中水汽含量較少，天氣晴朗。此後，海麵溫度漸漸升高，濕熱空氣不斷上升，在空中凝雲播雨。雨過天晴，低層空氣溫度降低，陽光繼續灼照，就這樣循環變化著，很有規律。因此，當地人談論時間不用鍾表，而是用雨。他們不說幾點鍾，而是說第幾次雨後。
世界濕極
夏威夷群島考愛島的威阿列勒山東北坡，被稱為世界的“濕極”。1920～1972年平均年雨量達11458毫米，比印度的乞拉朋齊的年均雨量還高。雨日約350天，一年中隻有10多天不下雨。
考愛島麵積1400多平方米，地勢高峻，峽穀很深，島內的威阿列勒山和卡威吉尼山，海拔都在1500米以上。威阿列勒山東北坡，是一片熱帶密林，那裏土地肥沃，盛產甘蔗和菠蘿，漫山遍野的熱帶蘭胡姬花，香氣襲人；草莓果實累累，芬芳四溢。
威阿列勒山東北坡，幾乎天天下雨。可是，當人們翻過一個山頭，來到威阿列勒山西南坡時，卻是一個幹旱世界。在海拔280米的西南坡，氣象站記錄的年降水量隻有406毫米。
這是為什麽呢?原來北回歸線正好從夏威夷群島中間穿過。它處在北太平洋副熱帶高氣壓帶控製下，全年盛行下沉的東北信風，雨量偏低，廣闊的洋麵上降水量隻有500毫米左右。考愛島上的高山像一堵屏風，擋住東北信風的去路，濕潤的海風在山坡環流，冷熱空氣交匯，上下對流，因此東北向的迎風坡上雨水特別多，成為世界“濕極”，而背風的西南坡，雨水就很少了。
世界幹極
天下之大，奇中有奇。世界上既有“雨極”、“濕極”，還有一個與上述兩“極”相背的世界“幹極”。這個“幹極”就是太平洋東岸智利的阿塔卡馬沙漠，是世界上降水量最少的地方。其平均年降水量竟小於0.1毫米。據測，從1845～1936年，91年間竟未落一滴雨!這裏的一個港口城市伊基克，也竟有14年滴雨未見。
阿塔卡馬沙漠緊靠著太平洋，為什麽又很難降雨呢?原因是這裏的沙漠區正好位於安第斯高山的背風坡，從南美大陸吹來的東南信風，即使含有水汽，也被這高大的安第斯山這堵“高牆”遠遠隔離在外；該沙漠所處的緯度又正好位於世界幹熱的副熱帶回歸高氣壓帶上；加上海岸運行的又是冷燥秘魯寒流，都幫不上大陸降水的忙，因此阿塔卡馬沙漠誰的“光”也借不上，故成為世界上降水最少的地方，為世界著名的“幹級”。
世界熱極
世界“熱極”奪魁，也一直“鏖戰”不休。1879年7月17日，北非阿爾及利亞的瓦格拉(北緯32°)地方，曾測得53.6℃的世界最高溫值。可是1913年7月10日這天，美國加利福尼亞州的岱斯穀(死穀)中，又創了56.7℃的最高紀錄，但不過10年，利比亞的加裏延，氣溫又突升到57.8℃的最高紀錄。1933年8月，墨西哥的聖路易斯也以57.8℃的高溫平了加裏延的紀錄，兩地共享世界“熱極”稱譽。然而，非洲之角的索馬裏半島的柏培拉(約北緯10°)附近，7月份月平均溫就有47.2℃，極端最高溫更達到63℃!是迄今世界一直保持的世界“熱極”稱號。如以年平均氣溫看，世界年平均氣溫最高的地方，則是澳大利亞的溫德姆，這裏的年均氣溫也能達到39.11℃!年平均氣溫最低的地方，為南極洲的高原站，為-56.7℃。
世界寒極
世界上最冷的地方一般來說，應當在極地或高山地區。
1969年2月13日，我國在黑龍江省漠河地區測得-52.3℃最低氣溫。後來，有一年冬天春夏秋冬季節變化是地球公轉最明顯的表現早晨又出現了-58.7℃最低氣溫，至今尚未打破。而通過無線電探空觀測，珠穆朗瑪峰曾出現過-60℃的低溫。
世界“冷極”最早是在北極地區測到的-59.9℃低溫紀錄。以後在西伯利亞的維爾霍揚斯克、奧依米亞康，出現了-73℃的低溫紀錄。以後“冷極”從北極遷移到了南極洲。經過幾次刷新紀錄，於1960年8月，東方站記錄到-88.3℃的最低溫紀錄。1967年，挪威科學家在南極點附近測到-94.5℃的新紀錄。
在這種氣溫下，汽油會凝固，煤油不再燃燒，橡膠變硬發脆，連人們呼吸的熱氣，也會在空中凝固。
如果以平均氣溫來說，北半球的冷極在格陵蘭島的埃斯密脫，年平均溫度為-32.5℃；而南半球的冷極在南極洲，位於南緯78°東經96°的地方，年平均氣溫低達-58℃。
奧伊米亞康位於北極圈附近的穀地，三麵被高山包圍，北麵卻向北冰洋敞開，南方暖空氣被山脈阻擋在外，而來自北方的冷空氣**，停滯穀內，氣溫就大大降低了。
南極洲大部位於南極圈內，大多是海拔3000米左右的高原，離海洋遠，冬季長夜漫漫，氣溫急劇降低；夏天雖有幾十天極晝，但太陽斜射，光熱微弱，冰雪難以消融，一直保持了很低的氣溫。
天氣與氣候及其區別
天氣，指的是瞬間或在較短的時間內，溫度、降水、氣壓、風、雲等綜合的大氣物理現象和物理狀態。研究天氣的形成及其變化規律的科學，叫做天氣學。天氣學是氣象學的一個分支學科，它是天氣分析和天氣預報的主要理論依據。
氣候，指的是整個地球或者是某一個國家、某一個地區多年的天氣特征和氣象狀況。例如，通過多年的實際觀測和研究，我們可以把某些地區的氣候歸納為溫帶氣候、熱帶雨林氣候、地中海氣候、極地氣候等等。每一種氣候，都有很多區別於其他氣候類型的明顯特征。
天氣與氣候的主要區別在於，對同一個地區來說，氣候的時間跨度大，是帶有規律性的天氣特征；天氣的時間跨度小，具有很大的隨機性。例如：我國的昆明市某一天有雨，它是一種大氣物理現象，這時隻能說天氣而不能說氣候；昆明市春、夏、秋、冬溫差小，四季如春，這時要說氣候好，而說天氣好就不夠恰當了。
天氣與人類的關係
天氣和人類所從事的各項活動都有著極為密切的關係：從工農業生產到體育比賽，從科學研究到國民經濟建設，從我們的日常工作和學習到節假日的安排等等。在很多情況下，天氣狀況可以直接決定某一天甚至某一時刻，能做某一件事還是不能做某一件事，以及能否把這件事做好。古今中外的戰爭史上，既有許多因“天公不作美”而導致一場戰爭、一次戰鬥失敗的戰例，也有許多在有利天氣的掩護下贏得勝利的戰例。漁民不僅要在出海前收聽當地氣象部門的天氣形勢預報，而且在海上也要密切注意天氣的變化情況。一旦將要有風暴來臨，就必須迅速返航或到附近的島嶼躲避……
天氣與人類的健康也有著十分密切的關係。一些慢性病患者對天氣的變化極為敏感，關節炎、陳舊性骨折痛、軟組織損傷引起的疼痛等，在天氣突變時會驟然加劇；胃病、冠心病、腦溢血、氣管炎、偏頭痛、肺病等，在寒流到來突然降溫的時候，發病率急增；重病患者冬季死亡的人數高於夏季，而且多發生在氣溫和氣壓急速下降的時候……
隨著社會經濟的發展，天氣和氣候在人們的社會經濟生活中的重要性愈來愈顯著。人類也愈來愈需要了解自己周圍的大氣環境，觀測它的狀態，認識它的特點，掌握它的規律，預測它的未來變化，以便更好地為自身服務。
大氣的成分
我們居住的地球，是目前所知的惟一有生機、有生命的星球。在地球的周圍，包著一層空氣，人們稱之為大氣。那麽，大氣是由什麽組成的呢?
純氣體成分
純氣體成分是指沒有水汽和其他雜質的空氣。它是各種氣體的機械混合物，主要成分是：
氮(N2)占78.09％，氧(O2)占20.95％，氬(Ar)占0.93％，二氧化碳(CO2)占0.03％。除此之外，尚有極少量其他氣體，如氖(Ne)占0.0018％，氦(He)占0.000524％，氪(Ke)占0.0001％，氙(Xe)占0.00008％，氫(H2)占0.00005％，臭氧(O3)占0.000007％，等等。
這裏簡要介紹一下幾種主要成分。
氮(N2)是大氣中濃度最大的氣體，是地球上生命的基本成分。但是，大氣中的氮隻有少量參加自然界中的氮循環。氮循環的主要表現是：通過微生物，使氮成為有機化合物，而被固定在土壤和海洋中；又通過細菌作用，使土壤和海洋中的硝酸和亞硝酸還原，再回到大氣中去。豆科植物可以通過根瘤菌的作用，直接將大氣中的氮改造成為植物體不可缺少的養料。有機物的分解也是使氮回到大氣中的途徑。人為輸送的作用，主要表現在工業用氮作為硝酸的原料；而農業把氮肥投入到土壤中，對氮循環也有不可忽視的影響。
在大氣中氧(O2)是濃度僅次於氮(N2)的氣體，是地球生命不可缺少的氣體。動物和植物都吸入氧，並將它以二氧化碳(CO2)形式呼出，返回大氣和海洋中；二氧化碳又通過光合作用，被海洋中的藻類和陸地上的植物吸收，轉化為有用的碳水化合物和副產品氧(O2)。根據科學家的估計，海洋中的藻類通過光合作用釋放的氧，要占生物用氧的90％。氧在一定程度上參與地球上所有生物的化學循環。盡管地球上自然植被在縮減，化石燃料被不斷燃燒，氧的供應減少而消耗增多，但是大氣中氧的濃度幾乎是穩定的，就是因為海洋藻類釋放的氧占有很大比重，起了穩定作用。農業的發展，也使值物吸收二氧化碳和釋放氧的能力有所增加。
二氧化碳(CO2)在大氣中含量雖然很少，卻是大氣的重要組成部分，一方麵，二氧化碳是植物進行光合作用的基本原料；另一方麵，二氧化碳能強烈地吸收和放射輻射波，避免地球一部分輻射能量返回宇宙空間，從而產生溫室效應。地球上二氧化碳的主要來源是含碳物質的燃燒，既包括植物燃燒，也包括化石燃料(煤、石油、天然氣)的燃燒。動物呼吸和有機體的腐爛，都會產生大量二氧化碳進入到大氣中，而植物的光合作用、工業的發展以及森林麵積的不斷減少等，都會引起大氣中二氧化碳有規律的增加。到現在，二氧化碳濃度已增加到340PPm，而且還在以每年1PPm的速度繼續增加，使地球溫室效應增強，從而導致整個地球變暖，引起人們的廣泛關注。
臭氧(O3)是由3個氧原子構成的，它能使閃電後或電氣設備周圍的空氣帶有特殊的臭味兒。臭氧是一種有刺激性氣味的淡藍色有毒氣體，甚至在低濃度下也容易發生爆炸。地球大氣中臭氧的含量雖然很少，但是它能吸收太陽紫外線，使地麵上的生命機體避免紫外線的嚴重損傷。地球有一個薄薄的臭氧層，在距離地表麵約10～50公裏的範圍內，這一層的臭氧含量相當高。臭氧層的形成十分有趣，首先，是由於波長短於242毫微米的太陽紫外線輻射，把正常的氧分子(O2)分解成兩個氧原子(O)，氧原子(O)與未分解的氧分子(O2)合並，就產生了臭氧；臭氧(O3)形成後，又會被波長短於3000毫微米的太陽紫外輻射破壞。當臭氧(O3)形成和被破壞的數量達到化學平衡時，大氣中的臭氧含量是穩定的，於是就形成臭氧層。如果臭氧的破壞速度小於形成速度，臭氧層濃度就會加大；如果臭氧被破壞速度大於形成速度，臭氧層就會逐漸變稀薄，紫外線就會到達地麵，損害和殺傷大多數生物，後果不堪設想。
水汽
大氣中水汽含量很少，但變動很大，濃度在0～4％之間變化。在地球大氣的實際溫度和壓力條件下，水汽能從氣態到液態和固態相互變化，其他氣體成分隻處於氣態，都離液化程度很遠，所以水汽是在自然條件下，能夠進行從氣態到液態和固態三態變換的惟一成分。大氣中水汽主要集中在低層，水汽含量隨高度增加而減少。在1.5～2.0公裏的高空，水汽含量已隻有地麵的1／2；到5.0公裏的高空，已隻有地麵的1／10；再向上水汽就更少了。不過，水汽隨高度減少的情況，在不同地區不同季節並不完全一樣。大氣中的水汽含量也隨緯度、海陸分布和地形起伏而不同。在低緯度地區，水汽含量較高；在高緯度地區，水汽含量減少。在寒冷而幹燥的陸地表麵，水汽含量接近於零；而在溫度很高的勢帶海洋麵上，空氣中水汽含量可達4％。在向風坡水汽含量很高；在背風坡則很幹燥。
水汽循環在天氣氣候形成過程中是一個十分重要的角色，也是地球大氣中的一個顯著特點。這其中有4種主要作用是不可忽視的。
第一種作用，是水汽在一定溫度和氣壓條件下凝結成水滴，或直接形成冰晶，或由水滴凍結成冰粒，從而導致雲、霧、雨、雪、冰雹、霜、露等等一係列大氣現象，成為天氣變化的主要角色。
第二種作用，不同形式的降水落到地麵以後，又可蒸發成水汽，在蒸發過程中要吸收大氣中的熱量，而在凝結過程中又釋放熱量給大氣。在蒸發和凝結過程中，伴隨著地麵和大氣、低層和高層的熱量交換過程。因為水汽在大氣中存在水平輸送，所以通過水汽也伴隨著熱量的水平輸送，即從低緯度到高緯度、從海洋到陸地之間的熱量交換。可見，水汽也是地球大氣熱量轉換中的重要角色。
第三種作用，水汽能強烈地吸收紅外長波輻射，並向地麵放射長波輻射。因而水汽也是一種溫室氣體，對地球也有溫室效應，雖然作用沒有二氧化碳那麽大，但也不能忽視。
第四種作用，水汽在其循環過程中，由於吸濕性固體粒子(如鹽分、煙塵、孢子、花粉和細菌等)作為凝結核參加雲滴的形成，雲滴變成雨滴或雪粒降落到地麵，也就導致對這些固體物質的衝洗。另外，雨、雪在降落過程中，也可能直接俘獲固體粒子，達到衝洗效果。通過衝洗作用，大氣就可以變得純淨而清新。
固體物質
在地球大氣中含有大量的固體懸浮粒子和**微滴，在氣象學中統稱為氣溶膠。固體物質的主要來源是物質的燃燒產生的煙塵。森林火災，工業燃燒，居民生活燃燒，都可以產生這種煙塵。海水的波浪也可造成小水泡飛濺進入大氣，水泡蒸發後則剩下鹽粒保留在大氣中。水和風的風化作用可導致岩石破碎成微粒，風又會將這種微粒以及沙漠中的沙粒和農田中的土粒帶到大氣中。火山噴發物(水汽和煙塵)，流星燃燒所產生的細小微粒和宇宙塵埃，也可以在大氣中停留。另外，植物的孢子和花粉，以及細菌和其他微生物，也可以在大氣中飄遊。
固體物質通常分布在大氣的低層，在大氣中的含量是隨高度而減少的。固體微粒在大氣中的消失過程與微粒的大小有關係，較大的微粒本身有相當大的下降速度，最終沉降到地麵；稍微小一點兒的具有吸濕性的微粒，則作為雲滴的凝結核，隨降水被帶到地麵。
固體微粒還有一個不可忽視的作用，就是能散射或反射太陽輻射，阻止太陽輻射熱量到達地麵，使地麵溫度降低，起著晴天打傘的作用，被稱為“陽傘效應”。