在宇宙誕生之初，最先出現的物質就是氫和少量的氦，因為這兩種元素是原子序數最小的，也是質量最輕的，所以也最容易形成。
氫原子只有一個質子，而氦原子也不過只有2個質子和2箇中子，自然就成為了最早來到這宇宙中的物質形態，即便是現在，氫和氦也佔據了宇宙中物質總量的98%，而其餘的元素則共享餘下的2%。宇宙雖然是氫和氦的世界，但地球上卻並非如此。地球大氣中誰才是主角？氧氣嗎？並不是，是氮氣。地球大氣的組成成分大體上是這樣的：78%的氮氣、21%的氧氣、0.94%的稀有氣體、0.03%的二氧化碳以及少量的水蒸氣和其它氣體。
為什麼地球大氣的構成與宇宙物質的構成比例差距如此之大呢？一切還要從太陽系的誕生說起。
在宇宙誕生之後，氫和氦隨之生成了，之後物質在相互的引力作用下逐漸靠攏形成星雲，星雲又逐漸凝聚形成恆星，恆星內部巨大的壓力引發了聚變反應，透過核聚變，更重的元素相繼出現了。雖然宇宙中的物質種類變得逐漸豐富，但氫和氦仍舊是宇宙中的主角。時間來到了距今大約50億年之前，此時在今太陽系的位置上凝聚了一個由眾多物質所組成的星雲，我們稱其為“太陽星雲”。太陽星雲已經不是元素種類單一的原始星雲，它其中除了氫和氦之外，還有氧、碳、氖、鐵、氮等其它元素，當然了，這些元素的佔比是很小的，主角還是氫和氦。
後來，太陽星雲發生了引力探索，星雲的體積變得越來越小，密度變得越來越大，終於，一顆新的恆星誕生了，它就是太陽。
在太陽形成之後，剩餘的星雲物質在太陽的引力作用下圍繞太陽繼續執行，並逐漸凝聚成為各種各樣的太陽系天體。最初太陽系中的天體數量是十分龐大的，後來隨著不斷地碰撞合併，最終形成了如今的樣子。既然星雲中最多的物質就是氫和氦，而地球又是由星雲物質凝聚而成，為什麼地球大氣中卻不見氫和氦的身影呢？氫和氦之所以是宇宙中最多的元素是因為它們輕，而地球大氣中沒有，同樣也是因為輕。
地球並不是一顆很大的行星，它的質量約為5.965X10∧24千克，如此規模的行星，其引力是不足以束縛住氫氣這麼氫的氣體的，所以氫氣就越飛越高，飄散到宇宙中去了。
不過好在氫氦算是一種比較活躍的元素，所以很多氫元素便與氧元素結合成為了水，以這種特殊的形式保留在了地球之上。除了氫之外，氦就是最輕的元素了，但與氫不同，氦是一種極其穩定的元素，幾乎不與任何物質發生反應，所以在地球形成之後，氦氣便全部飄散到了宇宙之中，一點也沒有剩下。那麼地球上現有的氦氣是從何而來的呢？在地球內部存在著一些放射性元素，這就是氦氣的來源。
鈾238和鈽232在衰變的過程中會釋放一個阿爾法粒子，其包含了兩個質子和兩個中子，本質上就是一個氦原子核，氦原子核被釋放出來之後馬上會獲得兩個電子，於是一個氦原子就產生了。
氦氣產生之後會混在地下的天然氣中，在開採天然氣時透過分離獲得。然而這些重元素的衰變週期動輒幾十億年，所以氦在地球上絕對是一種稀有資源。地球大氣中沒有氫和氦是因為它們輕，那麼為什麼會有這麼多氮氣呢？因為氮氣的化學性質十分活躍，早在星雲中時，它們就與氫反應成為了NH3，也就是氨氣。氨氣算是一種很重的氣體，所以無法擺脫地球引力，就都留在了地球上。
在地球原始大氣中，最多的並不是氮氣，而是氨氣，那麼氨氣又是如何變為氮氣的呢？這是太陽光的功勞。
當太陽光照射到地球上後，短波輻射會使氨氣發生分解，分解之後的氨氣會變為氮氣和氫氣。沒有懸念，分解生成的氫氣會忙不迭地向宇宙中逃逸，而氮氣卻被地球引力給牢牢束縛住了，因為氮氣是一種比氨氣更重的氣體，它的分子量大約為28，而氨氣僅為17。隨著時間的推移，氨氣逐漸減少，氮氣逐漸增多，於是地球大氣就變為了氮氣的世界，直到後來，隨著植物在地球上出現，大量的氧氣透過光合作用生成了，於是氧氣才在地球大氣中佔有了一席之地。
