Atmosféra Země má čtyři odlišné vrstvy, stejně jako vzácnou vnější vrstvu, která se může za nepřítomnosti slunečního větru rozšířit až 10 000 kilometrů (6 214 mil) od planety. Nejnižší atmosférická vrstva je troposféra a vrstva těsně nad ní je stratosféra. Mezi faktory, které je definují jako dvě samostatné vrstvy, patří rozdíly v tlaku vzduchu, teplotě, teplotním gradientu, rychlosti větru a směru větru.
Posouvající se hranice
Hranice mezi troposférou a stratosférou se nazývá tropopauza a není konstantní. Je to asi 8 kilometrů (5 mil) nad zemí u pólů a asi dvakrát více než u rovníku. Tropopauza je izoterma - oblast stabilní teploty - pod níž se odehrává veškeré počasí planety. Tropopauza obvykle označuje nejvyšší limit aktivity mraků; namísto stoupání nad tuto izotermu se velké bouřkové mraky obvykle šíří vodorovně ve tvaru kovadliny. Určité typy mraků - nazývané perleťové nebo perleťové mraky - se tvoří ve stratosféře, ale obvykle pouze v zeměpisných šířkách mezi 60 a 90 stupni a pouze v zimě.
Teplotní přechody
Počasí se vyskytuje v troposféře, protože vzduch v blízkosti země je teplejší než vzduch ve vyšších nadmořských výškách; tento jev je výsledkem skutečnosti, že země absorbuje a vyzařuje teplo ze slunce. Kvůli tomuto negativnímu teplotnímu gradientu s ohledem na nadmořskou výšku může teplý vzduch stoupat a vytvářet konvekční proud, který produkuje větry a mraky. Ve stratosféře, která sahá do výšky asi 50 kilometrů, teplota stoupá s nadmořská výška v důsledku skutečnosti, že ozonová vrstva v horní stratosféře absorbuje sluneční světlo a vyzařuje teplo dolů. Tropopauza je oblast konstantní teploty, ve které se mění směr gradientu.
Větrná aktivita
Sklon ke vzestupu teplého a vlhkého vzduchu v troposféře vytváří vítr, mraky a srážky. Vzhledem k místním výkyvům teploty a tlaku vzduchu mohou být tyto větry nepravidelné a někdy extrémní. Ve stratosféře, kde je tlak vzduchu mnohem nižší a brání mu strop teplejšího vzduchu konvekční proudy od formování jsou podmínky stabilnější. Neexistují zde prakticky žádné turbulence, které jsou způsobeny svislými pohyby vzduchu, a existující vítr, i když silný, je stabilní a fouká ve vodorovném směru. Komerční letadla létají ve spodní stratosféře, aby se vyhnuly turbulencím.
Stratosférický tlak vzduchu
Troposféra obsahuje asi 75 procent plynů v atmosféře a stratosféra, která má větší objem, obsahuje asi 19 procent těchto plynů. Tlak vzduchu ve stratosféře je odpovídajícím způsobem nižší: v průměru je tlak ve stratosféře pouze asi 10 procent nebo méně tlaku na úrovni moře. Ozonová vrstva nacházející se na vrcholu stratosféry je jednou z nejdůležitějších vlastností této atmosférické vrstvy. Kromě toho, že vytváří strop teplého vzduchu, který zabraňuje vytváření konvekčních proudů, filtruje ultrafialové záření ze slunce, které by poškodilo život na povrchu.
