因为大气的形成，需要经历长达数十亿年的复杂过程
大气的形成，一方面与地球的形成、地壳的形成有关，一部分又与动植物的出现有关。
最初，当地球刚形成时，空气中最多的是氢，约占气体成分的90％。此外还有不少水汽、甲烷、氨、氦以及一些惰性气体，但是几乎找不到氮、氧和二氧化碳。随着地心引力的作用，地球收缩使里面的空气受到压缩，使地球温度升高，内部的空气大量飞散到太空中去。
之后当地球收缩到一定程度后，收缩就会变慢，在强烈收缩时所产生的热量散发，地球渐渐冷却，地壳凝固。导致一部分最后被挤出地壳的空气，就被地心引力拉住，围在地球表面，形成了大气层。这时，水汽冷凝成为水，使地壳上开始有了水体。但大气层仍很薄，大气成分仍只是水汽、氢、氦、氨、惰性气体等。
地壳凝固起来后，在很长一段时期内，地球内部因放射性元素的作用而不断发热，造成地层地壳发生断层和位置移动，许多岩石和地壳中的水，在高温中又继续释放出来，增添了江河湖海中的水量。被拘禁在岩石或地层中的一些气体，包括二氧化碳在内，也大量跑出来，充实了稀薄的大气层。
大气上层因而多了许多水蒸气，它们又受到太阳光的照射，一部分分解为氢和氧。这些分解出来的氧，一部分与氨中的氢结合，使氨中的氮分离出来一部分与甲烷中的氢结合，使甲烷中的碳分离出来，这些碳又与氧结合成二氧化碳。这样，大气圈内空气主要成分就变为水汽、氮、二氧化碳和氧了。不过，那时候二氧化碳比现在多，而氧则比现在少。
据近来同位素测定，大约在距今十八、九亿年前，水里面已经渐渐有生物生成。七、八亿年前，陆地上开始出现植物，当时大气中二氧化碳量较多，有利于植物的光合作用，吸收了大气中丰富的二氧化碳，放出了氧，使大气中的含氧量大大增多。所以在大约五亿年前，地球上动物增加很快，动物的呼吸，又使大气中部分的氧转为二氧化碳。
地球上动物植物增多后，它们在排泄和腐烂时，蛋白质的一部分变为氨和铵盐，另一部分直接分解出氮。变为氨和铵盐的一部分，通过硝化细菌和脱氧细菌的作用，也有一些变为气体氮，进入大气。由于氮气不太活泼，不容易在正常温度下与其它元素化合，因此大气中的氮也就愈积愈多，最后就达到了目前大气中氮的含量。
总结：
从以上过程中可以看出，大气并非孤立形成。地面附近的大气，是经过长达数十亿年的积淀，才获得现在的成分：氮约占78％，氧约占21％，氩约占1％，其它微量气体总和不到1％。
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