在大氣科學中，大氣物理學是物理學在大氣研究中的應用。 大氣物理學家試圖使用流體流動方程、化學模型、輻射收支和大氣中的能量轉移過程（以及它們如何與海洋等邊界系統聯系起來）來模擬地球大氣和其他行星的大氣 . 為了模擬天氣系統，大氣物理學家采用散射理論、波傳播模型、云物理學、統計力學和空間統計學等高度數學化且與物理學相關的要素。 它與氣象學和氣候學有著密切的聯系，還涵蓋了大氣研究儀器的設計和構造以及它們提供的數據的解釋，包括遙感儀器。 在太空時代的黎明和探空火箭的引入，大氣學成為研究大氣上層的一個分支學科，其中離解和電離很重要。

遙感是通過使用與對象沒有物理或密切接觸的記錄或實時傳感設備（例如通過 飛機、航天器、衛星、浮標或船舶）。 實際上，遙感是通過使用各種設備收集有關給定對象或區域的信息的遠距離收集，這些信息提供的信息比單個站點的傳感器可能傳達的信息更多。 因此，地球觀測或氣象衛星收集平臺、海洋和大氣觀測氣象浮標平臺、通過超聲波監測妊娠、磁共振成像 (MRI)、正電子發射斷層掃描 (PET) 和空間探測器都是遙感的例子。 在現代用法中，該術語通常指成像傳感器技術的使用，包括但不限于飛機和航天器上儀器的使用，并且有別于其他成像相關領域，例如醫學成像。

遙感有兩種。 被動傳感器檢測被觀察的物體或周圍區域發射或反射的自然輻射。 反射的太陽光是被動傳感器測量的最常見的輻射源。 被動遠程傳感器的示例包括膠片攝影、紅外線、電荷耦合設備和輻射計。 另一方面，主動收集發射能量以掃描物體和區域，然后傳感器檢測和測量從目標反射或反向散射的輻射。 雷達、激光雷達和 SODAR 是大氣物理學中使用的主動遙感技術的示例，其中測量發射和返回之間的時間延遲，從而確定物體的位置、高度、速度和方向。

遙感使收集危險或難以進入區域的數據成為可能。 遙感應用包括監測亞馬遜盆地等地區的森林砍伐、氣候變化對冰川和北極和南極地區的影響，以及沿海和海洋深度的測深。 冷戰期間的軍事收集利用了關于危險邊境地區的數據收集。 遙感還取代了地面上昂貴且緩慢的數據收集，確保在此過程中不干擾區域或物體。

軌道平臺收集和傳輸來自電磁頻譜不同部分的數據，結合更大規模的空中或地面傳感和分析，為研究人員提供足夠的信息來監測厄爾尼諾和其他自然長期和短期現象等趨勢。 其他用途包括地球科學的不同領域，例如自然資源管理、農業領域（例如土地使用和保護）以及國家安全和邊境地區的開銷、地面和遠距離收集。

大氣物理學家通常將輻射分為太陽輻射（由太陽發出）和地面輻射（由地球表面和大氣發出）。

太陽輻射包含多種波長。 可見光的波長在 0.4 到 0.7 微米之間。 較短的波長被稱為光譜的紫外線 (UV) 部分，而較長的波長被歸入光譜的紅外部分。 臭氧最有效地吸收 0.25 微米左右的輻射，其中 UV-c 射線位于光譜中。 這會增加附近平流層的溫度。 雪反射了 88% 的紫外線，而沙子反射了 12%，而水僅反射了 4% 的入射紫外線。 大氣層與太陽光線之間的角度越大，能量就越有可能被大氣層反射或吸收。

地面輻射的發射波長比太陽輻射長得多。