يحيط بالأرض غلاف عظيم من الهواء يدعى الغلاف الجوي (Atmosphere)، فيه تجري جميع العمليات والظواهر الجوية المؤثرة بسطح الأرض وجميع المخلوقات التي تعيش عليه، وبه ترتبط حياتها ارتباطا وثيقا مباشرة أو بشكل غير مباشر.  يتعامل علماء المناخ والأرصاد الجوية مع الغلاف الجوي على انه محرك حراري ضخم يستمد طاقته المحركة من الطاقة الشمسية الحرارية ويؤدي اختلاف مقادير الطاقة الشمسية الحرارية الواصلة إلى أجزائه إلى حدوث تباينات في الحرارة والضغط خلاله, ينجم عنها حركات وتيارات هوائية تنقل الطاقة وبخار الماء وتبادلها بين أجزائه عبر العروض الجغرافية. ولذلك يشكل الغلاف الجوي نظاما ثرموديناميكيا"Thermodynamic" حراريا حركيا متميزا. ومن المعلوم أن لكل نظام ثرموديناميكي خصائص تحدد حالته الفيزيائية, وتعرف هذه الخصائص بمتغيرات الحالة "State Variables) أو عناصر الحالة (State Elements). وبالنسبة للغلاف الجوي (الهواء) ولأي غاز آخر تتمثل هذه المتغيرات ( العناصر) بدرجة حرارة الغاز وضغطه وحجمه. وتؤدي التغيرات الطارئة على هذه العناصر وتفاعلاتها مع بعضها البعض إلى حالات متوازنة تعبر عن سمات الغاز الحرارية والحركية والرطوبة وغيرها من السمات المتعلقة بها.