空气成分的浓度是亚稳定的。在一个人活着的时间里它的变化非常小,但是它并不是自然常数。在地球历史上大气层不断发生变化,其组成成分曾经几度巨大地变化。现在大气层的组成是约3.5亿年前形成的。目前空气成分变化最大的是工业化开始后二氧化碳的成分增加了约40%。有人认为人为的温室效应导致了全球变暖。由于痕量气体的总量非常小,因此它们的变化幅度可以非常大,人的生产和其它自然现象(比如火山活动)就可以在短期导致其浓度的波动。以上给出的数值基本上到100千米高度不变。但是由于不同高度大气化学的反应各不相同,因此在不同高度上尤其是痕量气体的浓度可以有很大的差别。在100千米以上重的气体的浓度下降。因此在高空氢和氦的浓度比在地面高得多,不过那里的空气密度也要低得多。