距地面90 km以内，除了水蒸气受天气条件和时间变化影响比较大之外，大气的基本组成是相对稳定的。根据现代的地理学理论，大气的主要成分是氮气和氧气，海平面上两者分别占大气总体积的20.94％和76.08％。大气中还存在着氩、二氧化碳、氖和氦等稀有气体元素，它们加在一起所占大气体积的比例还不到1％。虽然它们所起的作用相对水和氧气来说同样重要，但由于其含量非常小，所以带来的影响可以忽略不计。

标准大气（通常所说的空气）是能够反映某地区（如中纬度）垂直方向上气温、气压、湿度等近似平均分布的一种大气模式。它能粗略地反映中纬度地区大气多年年平均状况，并得到一国或国际组织承认。现在国际上通用的大气模式是1976年美国标准大气，它能代表中等太阳活动期间，中纬度地区由地面到1 000 km高度的理想静态大气的平均结构。如果只考虑大气发射和吸收的要求，依据1976年美国标准大气模型，在30 km高处的大气密度大约是1.841×10-2 kg/m3，仅为标准大气密度的1.5％，可忽略不计，因此通常只需要研究30 km以下部分的大气状况。中国国家标准总局将1976年美国标准大气的30 km以下部分选作中国的大气国家标准（GB1920—80），并自1980年5月1日起实施。这样规定的标准大气压与中国中纬度（北纬45°）实际大气十分接近，因此1976年美国标准大气模型常被用来模拟实际大气分布。

根据1976年美国标准大气模型和理想气体状态方程，可以得到温度、大气密度、水汽密度和气压等的分布曲线。

海平面上高度为z处的大气温度为

式中，T0为海平面的大气温度，T0=288.15 K；T（11）为海拔11 km处大气温度，T（11）=216.77 K；a为大气温度的变化系数，α=6.5 K/km。

随海拔高度z的增加，干燥大气的密度ρa按指数规律下降为

式中，ρa（z）为海拔高度z处的空气密度；H1为密度标高，H1=0.95 km。

根据式（7-35）计算得出的10 km内的大气密度分布与标准大气较吻合，误差较小；超过10 km则误差变大。若需计算海拔30 km以内的大气密度，则可以采用下式：(www.daowen.com)

式中，密度标高H2等于7.3 km。

大气中的水汽含量是某些气象参数的函数，与大气温度有密切关系。例如，在海平面上，很冷的干燥天气时水汽密度为0.01 g/m3；在热而潮湿的天气时，水汽密度可高达30 g/m3。水汽密度WV随高度的增加也按指数规律下降，于是有

式中，W0=7.72 g/m3；H3为水汽密度标高，一般可在2～2.5 km选择适当值。

根据理想气体状态方程导出的下述表达式可计算海拔30 km以内的气压分布，即

式中，T（z）和ρa（z）分别由式（7-34）和式（7-35）给出。

由于大气气压、密度以及水汽密度强烈地依赖于一天内的时间、季节、地理位置和大气的活动，因此以上给出的大气温度、密度、气压以及水汽密度分布仅具有一定的参考性。在实际探测应用中，获取大气的准确物理模型需要对当时当地的大气气压、密度以及水汽密度进行实际测量。