Η ατμόσφαιρα της Γης έχει τέσσερα ξεχωριστά στρώματα, καθώς και ένα εξωτερικό σπάνιο σκελετό που μπορεί να εκτείνεται σε απόσταση 10.000 χιλιομέτρων (6.214 μίλια) από τον πλανήτη απουσία ηλιακού ανέμου. Το χαμηλότερο ατμοσφαιρικό στρώμα είναι η τροπόσφαιρα και το στρώμα ακριβώς πάνω από αυτό είναι η στρατόσφαιρα. Μεταξύ των παραγόντων που τα ορίζουν ως δύο ξεχωριστά στρώματα είναι οι διαφορές στην πίεση του αέρα, τη θερμοκρασία, την κλίση της θερμοκρασίας, την ταχύτητα του ανέμου και την κατεύθυνση του ανέμου.
Ένα μεταβαλλόμενο όριο
Το όριο μεταξύ της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας ονομάζεται τροπόπαυση και δεν είναι σταθερό. Είναι περίπου 8 χιλιόμετρα (5 μίλια) πάνω από το έδαφος στους πόλους και περίπου δύο φορές αυτό στον ισημερινό. Η τροπόπαυση είναι ένα ισόθερμο - μια περιοχή σταθερής θερμοκρασίας - κάτω από την οποία λαμβάνει χώρα ο καιρός του πλανήτη. Η τροπόπαυση συνήθως χαρακτηρίζει το ανώτατο όριο της δραστηριότητας του νέφους. Αντί να ανεβαίνει πάνω από αυτό το ισόθερμο, τα μεγάλα σύννεφα καταιγίδας συνήθως απλώνονται οριζόντια σε σχήμα αμόνι. Ορισμένοι τύποι νεφών - που ονομάζονται νεκρή ή μαργαριτάρι - σχηματίζονται στη στρατόσφαιρα, αλλά συνήθως μόνο σε γεωγραφικά πλάτη μεταξύ 60 και 90 μοιρών και μόνο το χειμώνα.
Κλίσεις θερμοκρασίας
Τα καιρικά φαινόμενα εμφανίζονται στην τροπόσφαιρα επειδή ο αέρας κοντά στο έδαφος είναι θερμότερος από τον αέρα σε υψηλότερα υψόμετρα. Αυτό το φαινόμενο είναι αποτέλεσμα του γεγονότος ότι το έδαφος απορροφά και εκπέμπει θερμότητα από τον ήλιο. Λόγω αυτής της αρνητικής διαβάθμισης θερμοκρασίας σε σχέση με το υψόμετρο, ο θερμός αέρας μπορεί να ανυψωθεί και να δημιουργήσει ένα ρεύμα μεταφοράς που παράγει ανέμους και σύννεφα. Στην στρατόσφαιρα, η οποία εκτείνεται σε υψόμετρο περίπου 50 χιλιομέτρων (31 μίλια), η θερμοκρασία αυξάνεται με υψόμετρο ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι η στιβάδα του όζοντος στην άνω στρατόσφαιρα απορροφά το φως του ήλιου και εκπέμπει θερμότητα προς τα κάτω. Η τροπόπαυση είναι η περιοχή της σταθερής θερμοκρασίας στην οποία αλλάζει η κατεύθυνση της κλίσης.
Δραστηριότητα ανέμου
Η τάση για αύξηση του θερμού, γεμάτου υγρασία αέρα και του δροσερού αέρα να πέφτει στην τροπόσφαιρα δημιουργεί ανέμους, σύννεφα και βροχοπτώσεις. Λόγω των τοπικών διακυμάνσεων της θερμοκρασίας και της πίεσης του αέρα, αυτοί οι άνεμοι μπορεί να είναι ακανόνιστοι και, μερικές φορές, ακραίοι. Στην στρατόσφαιρα, όπου η πίεση του αέρα είναι πολύ χαμηλότερη και η οροφή του θερμότερου αέρα αποτρέπει ρεύματα μεταφοράς από το σχηματισμό, οι συνθήκες είναι πιο σταθερές. Δεν υπάρχει σχεδόν καμία αναταραχή εδώ, η οποία προκαλείται από κάθετες κινήσεις του αέρα και οι άνεμοι που υπάρχουν, αν και δυνατοί, είναι σταθεροί και φυσούν σε οριζόντια κατεύθυνση. Τα εμπορικά αεροσκάφη πετούν στην κάτω στρατόσφαιρα για να αποφύγουν τις αναταράξεις.
Στρατοσφαιρική πίεση αέρα
Η τροπόσφαιρα περιέχει περίπου το 75 τοις εκατό των αερίων στην ατμόσφαιρα και η στρατόσφαιρα, η οποία έχει μεγαλύτερο όγκο, περιέχει περίπου το 19 τοις εκατό αυτών των αερίων. Η πίεση του αέρα στη στρατόσφαιρα είναι συνεπώς χαμηλότερη: κατά μέσο όρο, η πίεση στη στρατόσφαιρα είναι μόνο περίπου 10 τοις εκατό ή λιγότερο της πίεσης στο επίπεδο της θάλασσας. Το στρώμα του όζοντος, που βρίσκεται στην κορυφή της στρατόσφαιρας, είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά αυτού του ατμοσφαιρικού στρώματος. Εκτός από τη δημιουργία οροφής ζεστού αέρα που εμποδίζει το σχηματισμό ρεύματος μεταφοράς, φιλτράρει την υπεριώδη ακτινοβολία από τον ήλιο που θα μπορούσε να βλάψει τη ζωή στην επιφάνεια.