Knapp 71 Prozent der Erdoberfläche sind von Meeren bedeckt. Diese ozeanischen Wassermassen sind in der Lage, große Mengen Wärmeenergie zu speichern und zeitlich verzögert wieder an die Lufthülle und die Landmassen abzugeben: mit fundamentalen Auswirkungen für das Klima. Ein zunehmender Treibhauseffekt mit einer Zunahme des Wasserdampf- und Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre hätte heutzutage die Kraft, irdische Landschaften schneller umzuformen, als sich Fauna und Flora anpassen könnten.

Wolken und Wettergeschehen in der Erdatmosphäre über dem Pazifischen Ozean, aufgenommen von der ISS. (© NASA)Wolken und Wettergeschehen in der Erdatmosphäre über dem Pazifischen Ozean, aufgenommen von der ISS. (© NASA)Hier kann die Fernerkundung vom Weltraum aus wertvolle Daten für Klimatrends und Langzeitprognosen liefern. Neben den atmosphärischen Einflüssen wie z. B. dem Wind trägt vor allem das Wasser erheblich zur Erosion der Erdoberfläche bei. Diskutiert wird seit einiger Zeit, ob nicht ein Großteil der ozeanischen Wassermassen von Kometen stammt, die auf die junge Erde gestürzt sind. Speziell in der Frühzeit der Erdgeschichte hat das damals um mehrere Größenordnungen heftigere Meteoritenbombardement das Antlitz der Erde geprägt. Es ist also plausibel anzunehmen, dass zumindest einige dieser Impakte von wasserreichen Kometen stammen. Neueste Erkenntnisse aus der Erforschung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko haben allerdings gezeigt, dass zumindest eine große Gruppe von Kometen (die sogenannten Kometen der Jupiter-Familie) keine nennenswerten Mengen an Wasser auf die Erde gebracht haben können. Die Raumsonde Rosetta untersuchte die genaue Zusammensetzung des Wasserdampfs im Kometenschweif. Dabei wurde festgestellt, dass sich das Wasser dieses Kometen deutlich von dem auf der Erde unterscheidet. Somit bleiben noch andere Arten von Kometen oder aber auch wasserreiche Asteroiden (Protoplaneten), die als mögliche Wasserlieferanten für die Erde denkbar sein könnten.

Die Masse der Erde übt eine Anziehungskraft aus, die groß genug ist, dauerhaft eine Atmosphäre an den Planeten zu binden. Gegenwärtig enthält die untere Erdatmosphäre, die Troposphäre, 78 Prozent Stickstoff (N2), 21 Prozent Sauerstoff (O2) und ein Prozent des Edelgases Argon; die restlichen Gase kommen lediglich in Spuren vor. Der für aerobe Organismen lebenswichtige freie Sauerstoff wurde und wird ausschließlich durch die Photosynthese der Pflanzen und Algen gebildet; würde dieser Prozess global aussetzen, wäre der freie Sauerstoff nach etwa 300 Millionen Jahren verschwunden und damit wieder ein chemisches Gleichgewicht hergestellt, wie es vor Beginn des Lebens gegeben war. Die Troposphäre reicht bis in eine Höhe von 15 Kilometern; in ihr spielt sich das Wettergeschehen ab. An die Troposphäre schließen sich die Stratosphäre (bis 50 Kilometer Höhe), die Mesosphäre (bis 80 Kilometer, hier verglühen Sternschnuppen), die Thermosphäre (bis 500 Kilometer Höhe) und die ultradünne Exosphäre (bis 10.000 Kilometer Höhe) an. Die beiden obersten Schichten werden auch zur Ionosphäre zusammengefasst, wo die Polarlichter entstehen. In der irdischen Stratosphäre wird das Ozon (O3) produziert, das vor allem die Landbewohner vor der lebensfeindlichen UV-Strahlung der Sonne schützt.