Por ser o ar imprescindível a processos biológicos básicos como a respiração e a combustão, os filósofos da antiga Grécia elaboraram diversas teorias que o situavam como essência da matéria, tanto a inanimada quanto a animada.
    Ar atmosférico é um fluido constituído por vários gases que formam uma capa ao redor da Terra. Até uma altitude de aproximadamente cem quilômetros sua composição é constante, devido a fenômenos de turbulência e convecção que dão origem a correntes de ar. Esses fenômenos se devem a diferenças de temperatura entre as diversas camadas atmosféricas; o ar quente, menos denso, tende a subir, enquanto o ar frio ocupa as camadas inferiores. Em altitudes superiores a cem quilômetros, verifica-se a presença maior de gases mais leves, como o hélio e o hidrogênio, já que possuem tendência a escapar do campo gravitacional terrestre.

    Composição do ar. O gás encontrado em maior proporção no ar atmosférico é o nitrogênio molecular, que constitui cerca de 78% de seu volume total, na proporção aproximada de uma molécula de oxigênio para cada quatro de nitrogênio. Em quantidades inferiores são encontrados argônio, neônio, hélio, dióxido de carbono, metano, criptônio, hidrogênio, xenônio, ozônio, óxidos nitrosos e dióxido de enxofre. Além desses gases, podem estar presentes impurezas em suspensão, tais como vapor d"água e partículas de poeira ou microrganismos. A percentagem de vapor d"água varia de 0 a 7%, e constitui um fator fundamental para a meteorologia, já que é a fonte de qualquer tipo de precipitação (chuva, neve etc.) e desempenha papel determinante na absorção de radiações infravermelhas, nocivas para os seres vivos. Alguns gases encontrados em quantidades residuais são igualmente necessários para os seres vivos, como é o caso do ozônio e do dióxido de carbono. O ozônio atua na ionosfera como filtro das radiações ultravioleta de comprimentos de onda inferiores a 300 micrômetros (1 micrômetro = 10-6 metros), letais para a vida. O dióxido de carbono, por sua vez, é utilizado pelas plantas na fotossíntese, processo que converte esse composto e a água em matéria orgânica, em presença da luz solar. O fenômeno constitui o primeiro passo da cadeia alimentar dos seres vivos.

O ar e os ciclos de nitrogênio, oxigênio e dióxido de carbono

    A constância da composição do ar não significa ausência de processos de produção e eliminação de alguns dos diferentes gases que o constituem, mas sim que existe um equilíbrio estável, mantido por meio de ciclos, fundamentalmente biológicos. Neles são utilizadas e liberadas quantidades equivalentes de alguns dos componentes do ar. O nitrogênio atmosférico é usado pelas bactérias nitrificantes, localizadas nas raízes de certas leguminosas, e convertido em compostos orgânicos nitrogenados, que, por sua vez, são transformados em nitritos e nitratos, dos quais o nitrogênio é novamente liberado para a atmosfera pela ação de microrganismos. Outro possível mecanismo de formação de nitratos à partir do nitrogênio atmosférico é aquele desencadeado pelas descargas elétricas produzidas durante as tempestades.
    Os ciclos de oxigênio e de dióxido de carbono estão estreitamente vinculados. O oxigênio liberado durante a fotossíntese é consumido nos processos de respiração, fermentação e combustão. Já esses três processos liberam dióxido de carbono, utilizado pelas plantas durante a fotossíntese.