包围地球的大气其温度随高度变化，依照温度梯度划分大气垂直结构。接近地表面的是对流层，其上依次是平流层、中层大气和热层大气。热层大气是大气的最外圈，越向外越稀薄，没有明显界限。大气受地球引力环绕在地球周围，离地表越近，空气密度越高，大约90%的空气聚集在离地表30公里范围内；到了离地面100公里处，不到海平面的百万分之一。与地球半径6370公里相比，大气只是薄薄一层而已。
平流层位于离地10--50公里处，大气中的臭氧绝大部分集中在平流层25--30公里范围内，称为臭氧层。实际上，在臭氧层内各地分布不均匀，而且大气中的臭氧总量非常少，不到大气全体的百万分之一（1ppm）。如果在00C把他们放在海平面气压下，他们就会变成薄薄一层，其厚度相当于二十多页纸，大约是0.3--0.5厘米厚。这个薄薄的臭氧层，能够阻止太阳光中99%的紫外线，有效地保护了地球生物的生存。尽管臭氧绝大部分存在于平流层中，但也有少量臭氧存在于对流层中，他们大部分是工业污染的光化学产物，因此，它们是地区性分布，不是全球性覆盖分布特征。臭氧层中臭氧含量的减少等于在屋顶上开了天窗，导致太阳对地球紫外线辐射增强。大量紫外光照射进来，严重损害动植物的基本结构，降低生物产量，使气候和生态环境发生变异，特别对人类健康造成重大损害。美国一个科学小组指出，北美洲上空平流层臭氧含量在最近5年内减少了约百万分之一，皮肤癌症患者就达50万人，其中恶性肿瘤病例25000人，死亡约5000人。有人估计，如果臭氧层中臭氧层含量减少10%，地球的紫外线辐射将增加19%-22%，皮肤癌发病率将增加15%-25%，仅美国死于皮肤癌的人将增加150万人，白内障患者将达到500万人，患呼吸道疾病的人也将增多。紫外辐射增强，将打乱生态系统中复杂的食物链，导致一些主要生物物种灭绝。大量紫外线辐射还可能降低海洋生物的繁殖能力，扰乱昆虫的交配习惯，并能毁坏植物，特别是农作物，使地球的农作物减产2/3，导致粮食危机。