Thạch quyển là lớp vỏ cứng ngoài cùng nhất của các hành tinh có đất đá. Trên Trái Đất, thạch quyển bao gồm lớp vỏ và tầng trên cùng nhất của lớp phủ (lớp phủ trên hoặc thạch quyển dưới), được kết nối với lớp vỏ. Thạch quyển bị chia nhỏ ra thành các mảng khác nhau như trên hình.

Đặc trưng phân biệt của thạch quyển không phải là thành phần của nó mà là các thuộc tính về sự trôi dạt của nó. Dưới ảnh hưởng của các ứng suất dài hạn và cường độ thấp gây ra các chuyển động kiến tạo địa tầng, thạch quyển phản ứng về cơ bản như là lớp vỏ cứng, trong khi quyển astheno có tác động như là một lớp chất lỏng có độ nhớt nhẹ. Cả lớp vỏ và tầng trên của lớp phủ trôi trên quyển astheno có "độ dẻo" cao hơn. Lớp vỏ được phân biệt với lớp phủ và như vậy là tầng trên của lớp phủ bằng sự thay đổi trong thành phần hóa học tại khu vực của điểm gián đoạn Mohorovičić.

Độ dày của thạch quyển dao động từ khoảng 1,6 km (1 dặm) ở các sống lưng giữa đại dương tới khoảng 130 km (80 dặm) gần lớp vỏ đại dương cổ. Độ dày của mảng thạch quyển lục địa là khoảng 150 km (93 dặm).

Do lớp bề mặt đang nguội đi trong hệ thống đối lưu của Trái Đất, độ dày của thạch quyển tăng dần lên theo thời gian. Nó bị chia cắt ra thành các mảng tương đối lớn, được gọi là các mảng kiến tạo và chúng chuyển động tương đối độc lập với nhau. Chuyển động này của các mảng thạch quyển được miêu tả như là kiến tạo địa tầng. Có hai dạng của thạch quyển là:

vỏ đại dương

vỏ lục địa

Thủy quyển (thủy, phiên âm Hán Việt của 水, nghĩa là nước) trong địa vật lý, được mô tả như là khối lượng chung của nước được tìm thấy dưới, trên bề mặt cũng như trong khí quyển của hành tinh.

Trên Trái Đất, Vòng tuần hoàn nước là quá trình lưu chuyển của nước trong thủy quyển. Nó bao gồm nước có dưới bề mặt Trái Đất, trong các lớp đất, đá thạch quyển (tức nước ngầm), nước trong cơ thể động vật và thực vật (sinh quyển), nước bao phủ trên bề mặt Trái Đất trong các dạng lỏng và rắn, cũng như nước trong khí quyển trong dạng hơi nước, các đám mây và các dạng mưa, tuyết, mưa đá, sương.

Khí quyển là một lớp khí có thể bao bọc xung quanh một thiên thể có khối lượng đủ lớn,[1] và nó được giữ lại bởi trọng lực của thiên thể đó. Khí quyển có thể được giữ trong thời gian dài hơn nếu trọng lực lớn và nhiệt độ khí quyển thấp. Một số hành tinh được cấu thành chủ yếu là các loại khí khác nhau, nhưng chỉ có lớp ngoài cùng là khí quyển (xem hành tinh khí khổng lồ).

Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Nó gồm có nitơ (78,1% theo thể tích) và ôxy (20,9%), với một lượng nhỏ agon (0,9%), điôxít cacbon (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và một số chất khí khác. Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm.

Bầu khí quyển không có ranh giới rõ ràng với khoảng không vũ trụ nhưng mật độ không khí của bầu khí quyển giảm dần theo độ cao. Ba phần tư khối lượng khí quyển nằm trong khoảng 11 km đầu tiên của bề mặt hành tinh. Tại Mỹ, những người có thể lên tới độ cao trên 50 dặm (80,5 km) được coi là những nhà du hành vũ trụ. Độ cao 120 km (75 dặm hay 400.000 ft) được coi là ranh giới do ở đó các hiệu ứng khí quyển có thể nhận thấy được khi quay trở lại. Đường Cacman, tại độ cao 100 km (62 dặm), cũng được sử dụng như là ranh giới giữa khí quyển Trái Đất và khoảng không vũ trụ.

nhiệt độ và các tầng khí quyển

Nhiệt độ của khí quyển Trái Đất biến đổi theo độ cao so với mực nước biển; mối quan hệ toán học giữa nhiệt độ và độ cao so với mực nước biển biến đổi giữa các tầng khác nhau của khí quyển:

Tầng đối lưu: từ bề mặt trái đất tới độ cao 7-17 km, phụ thuộc theo vĩ độ (ở 2 vùng cực là 7-10km) và các yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao đạt đến -50°C. Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương giá, sương mù,... đều diễn ra ở tầng đối lưu.

Tầng bình lưu: từ độ cao trên tầng đối lưu đến khoảng 50 km, nhiệt độ tăng theo độ cao đạt đến 0°C. Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều ngang là chính, rất ổn định.

Tầng trung lưu: từ khoảng 50 km đến 80-85 km, nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75°C. Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thỉnh thoảng có một vài vệt mây bạc gọi là mây dạ quang.

Tầng điện li: từ 80–85 km đến khoảng 640 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.000°C hoặc hơn. Ôxy và nitơ ở tầng này ở trạng thái ion, vì thế gọi là tầng điện li. Sóng vô tuyến phát ra từ một nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái đất phải qua sự phản xạ của tầng điện li mới truyền đến các nơi trên thế giới. Tại đây, do bức xạ môi trường, nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO2...chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2-...và nhiều hạt bị ion hóa phát xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa.

Tầng ngoài: từ 500–1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.500°C. Đây là vùng quá độ giữa khí quyển Trái Đất với khoảng không vũ trụ. Vì không khí ở đây rất loãng, nhiệt độ lại rất cao, một số phân tử và nguyên tử chuyển động với tốc độ cao cố "vùng vẫy" thoát ra khỏi sự trói buộc của sức hút Trái đất lao ra khoảng không vũ trụ. Do đó tầng này còn gọi là tầng thoát ly. Tuy nhiêt, các nhiệt kế, nếu có thể, lại chỉ các nhiệt độ thấp dưới 0°C do mật độ khí là cực kỳ thấp nên sự truyền nhiệt ở mức độ có thể đo đạc được là rất khó xảy ra.

Ranh giới giữa các tầng được gọi là ranh giới đối lưu hay đỉnh tầng đối lưu, ranh giới bình lưu hay đỉnh tầng bình lưu và ranh giới trung lưu hay đỉnh tầng trung lưu v.v. ở tầng này có mặt các ion O+ (<1500km), He+(<1500), H+(>1500km). Một phần hiđrô của Trái Đất (khoảng vài nghìn tấn/năm) được tách ra đi vào vũ trụ đồng thời các dòng plasma do môi trường thải ra là bụi vũ trụ (khoảng 2g/km²) cũng đi vào Trái Đất. Giới hạn trên của đoạn khí quyển và đoạn chuyển tiếp với vũ trụ rất khó xác định, ước đoán khoảng 1.000 km. Nhiệt độ trung bình của khí quyển tại bề mặt Trái Đất là khoảng 14°C.

Thành phần phần trăm của không khí khô theo thể tích - ppmv: phần triệu theo thể tích.Chất khí

Theo NASA

Nitơ

78,084%

Ôxy

20,946%

Agon

0,9340%

Điôxít cacbon (CO2)

390 ppmv

Neon

18,18 ppmv

Hêli

5,24 ppmv

Mêtan

1,745 ppmv

Krypton

1,14 ppmv

Hiđrô

0,55 ppmv

Không khí ẩm thường có thêm

Hơi nước

Dao động mạnh; thông thường khoảng 1%

Điôxít cacbon và mêtan cập nhật (năm 1998) theo IPCC bảng TAR 6.1. Tuy nhiên, theo báo cáo gần đây nhất của các nhà khí tượng Mỹ NOAA vừa ghi nhận 2 thì nồng độ CO2 trong bầu khí quyển đã gia tăng tới mức kỷ lục mới. Nồng độ CO2 cao nhất đo được khoảng 381 ppmv. Các nhà khí tượng lo ngại đây chính là một nhân tố có thể gây những thay đổi bất ngờ của khí hậu.

Khối lượng phân tử trung bình của không khí khoảng 28,97 g/mol.

Các khu vực của khí quyển có thể đặt tên theo các cách gọi khác:

Tầng điện li hay tầng ion — Là khu vực có chứa các ion: Tương đương với tầng giữa và tầng nhiệt đến độ cao 550 km.

Tầng ngoài hay ngoại quyển— phía trên tầng điện ly, ở đó khí quyển mỏng dần vào trong khoảng không vũ trụ.

Từ quyển — Là khu vực mà từ trường Trái Đất tương tác với gió Mặt Trời. Nó có thể dài hàng chục nghìn kilômét, với chiếc đuôi dài ngược hướng mặt trời.

Tầng ôzôn — nằm ở độ cao khoảng 10 - 50 km, tức là trong tầng bình lưu. Cũng lưu ý rằng ôzôn cũng chỉ là thành phần rất nhỏ của tầng này tính theo thể tích.

Thượng tầng khí quyển — Là khu vực của tầng khí quyển phía trên ranh giới giữa.

Vành đai bức xạ Van Allen — Là khu vực tập trung của các hạt từ Mặt Trời.