대기를 이루고 있는 가장 중요한 두 가지 구성 요소인 산소와 질소는 가시광선과 대부분의 적외선(IR), 자외선(UV)에 대하여 투명하다. 태양에서 오는 적외선은 지구를 따뜻하게 하고 파장이 긴 자외선은 우리 몸이 비타민 D를 합성하는 데 필요하다. 그러나 지나친 자외선은 피부나 DNA를 손상시킬 수 있다. 대기 상층부에 있는 오존층은 태양에서 오는 자외선의 일부를 차단한다. 보통 산소 분자가 두 개의 산소 원자로 이루어진 것과 달리 오존 분자는 세 개의 산소 원자를 포함하고 있다. 최근에 냉매나 발포제 또는 스프레이용으로 사용하는 염화불소탄소(CFC)가 오존층을 파괴하여 오존층에 구멍이 커지고 있다. 이 기체는 더 이상 생산되지 않고 재고량은 다른 물질로 대체되고 있어 오존층 구멍의 크기는 더 이상 늘어나지 않을 것으로 보인다.

이산화탄소, 메테인(염화불소탄소) 그리고 수증기는 가시광선과 파장이 짧은 적외선에는 투명하지만 따뜻한 물체가 내는 파장이 긴 적외선에는 불투명하다. 이런 기체를 온실 기체라 부른다. 이런 기체는 태양에서 오는 파장이 짧은 적외선은 통과시키고 지구가 내는 파장이 긴 적외선은 반사하여 다시 지구로 돌려보낸다. 따라서 이 기체들은 난방 담요 같은 역할을 한다. 지난 수십 년 동안 대기 중 이산화탄소의 양이 급격히 늘어났다. 이러한 증가의 주요인은 사람들의 활동 때문인데 지구의 온도를 상승시켜 기후 패턴을 변화시킬 수 있다. 이것은 식량 생산의 변화, 숲 지역과 동물의 이동을 야기할 수 있고, 극지방의 얼음을 녹여 해수면을 상승시킬 수 있다. 이로 인한 온난화의 정도가 지구와 인류에게 주는 영향에 대해서는 많은 연구가 진행되고 있다.