Земната атмосфера има четири различни слоя, както и разреден външен слой, който може да се простира на 10 000 километра (6 214 мили) от планетата при липса на слънчев вятър. Най-ниският атмосферен слой е тропосферата, а слоят точно над него е стратосферата. Сред факторите, които ги определят като два отделни слоя, са разликите в налягането на въздуха, температурата, температурния градиент, скоростта на вятъра и посоката на вятъра.
Променяща се граница
Границата между тропосферата и стратосферата се нарича тропопауза и не е постоянна. Това е около 8 километра (5 мили) над земята при полюсите и около два пъти повече от екватора. Тропопаузата е изотерма - регион със стабилна температура - под който се случва цялото време на планетата. Тропопаузата обикновено маркира най-горната граница на активността в облака; вместо да се издигат над тази изотерма, големите бурени облаци обикновено се разстилат хоризонтално във форма на наковалня. Определени видове облаци - наречени перламутрови или седефени облаци - се образуват в стратосферата, но обикновено само на географски ширини между 60 и 90 градуса и само през зимата.
Температурни градиенти
Схемите на времето се появяват в тропосферата, тъй като въздухът близо до земята е по-топъл от въздуха на по-голяма надморска височина; това явление е резултат от факта, че земята поглъща и излъчва топлина от слънцето. Поради този отрицателен температурен градиент по отношение на надморската височина, топлият въздух може да се издигне и да създаде конвекционен ток, който създава ветрове и облаци. В стратосферата, която се простира до надморска височина от около 50 километра, температурата се увеличава с надморска височина в резултат на факта, че озоновият слой в горната стратосфера поглъща слънчева светлина и излъчва топлина надолу. Тропопаузата е областта на постоянна температура, в която се променя посоката на градиента.
Вятърна активност
Склонността към топъл, натоварен с влага въздух да се издига и хладен въздух да пада в тропосферата създава ветрове, облаци и валежи. Поради локалните вариации в температурата и въздушното налягане, тези ветрове могат да бъдат нередовни и понякога екстремни. В стратосферата, където въздушното налягане е много по-ниско и таванът от по-топъл въздух предотвратява конвекционни токове от формирането, условията са по-стабилни. Тук на практика няма турбуленция, която се причинява от вертикални движения на въздуха, а съществуващите ветрове, макар и силни, са стабилни и духат в хоризонтална посока. Търговските самолети летят в долната стратосфера, за да избегнат турбуленция.
Налягане на въздуха в стратосферата
Тропосферата съдържа около 75 процента от газовете в атмосферата, а стратосферата, която има по-голям обем, съдържа около 19 процента от тези газове. Налягането на въздуха в стратосферата е съответно по-ниско: средно налягането в стратосферата е само около 10 процента или по-малко от налягането на морското равнище. Озоновият слой, разположен в горната част на стратосферата, е една от най-важните характеристики на този атмосферен слой. Освен че създава таван от топъл въздух, който предотвратява образуването на конвекционни токове, той филтрира ултравиолетовото лъчение от слънцето, което би навредило на живота на повърхността.