Zemljina atmosfera ima četiri različita sloja, kao i razrijeđeni vanjski sloj koji se može protezati na 10 000 kilometara (6 214 milja) od planeta u nedostatku sunčevog vjetra. Najniži atmosferski sloj je troposfera, a sloj neposredno iznad njega je stratosfera. Među čimbenicima koji ih definiraju kao dva odvojena sloja su razlike u tlaku zraka, temperaturi, gradijentu temperature, brzini vjetra i smjeru vjetra.
Pomicanje granice
Granica između troposfere i stratosfere naziva se tropopauza i nije stalna. To je oko 8 kilometara (5 milja) iznad tla na polovima i otprilike dva puta više od ekvatora. Tropopauza je izoterma - područje stabilne temperature - ispod kojeg se odvija sve vrijeme planeta. Tropopauza obično označava gornju granicu aktivnosti oblaka; umjesto da se uzdižu iznad ove izoterme, veliki se olujni oblaci obično šire vodoravno u obliku nakovnja. Određene vrste oblaka - koje se nazivaju sedefasti ili sedefasti oblaci - stvaraju se u stratosferi, ali obično samo na geografskim širinama između 60 i 90 stupnjeva i samo zimi.
Gradijenti temperature
Vremenski obrasci javljaju se u troposferi jer je zrak u blizini tla topliji od zraka na većim nadmorskim visinama; ovaj je fenomen rezultat činjenice da tlo upija i zrači toplinu sunca. Zbog ovog negativnog gradijenta temperature u odnosu na nadmorsku visinu, topli zrak može se podići i stvoriti konvekcijsku struju koja stvara vjetrove i oblake. U stratosferi, koja se proteže na nadmorsku visinu od oko 50 kilometara (31 milja), temperatura raste s nadmorske visine kao rezultat činjenice da ozonski omotač u gornjoj stratosferi upija sunčevu svjetlost i zrači toplinom prema dolje. Tropopauza je područje konstantne temperature u kojem se smjer gradijenta mijenja.
Aktivnost vjetra
Sklonost toplom, vlagom opterećenom zraku da se diže i hladnom da pada u troposferi stvara vjetrove, oblake i oborine. Zbog lokalnih varijacija temperature i tlaka zraka, ti vjetrovi mogu biti neredoviti i, povremeno, ekstremni. U stratosferi, gdje je tlak zraka puno niži i sprečava strop toplijeg zraka struje konvekcije od formiranja, uvjeti su stabilniji. Ovdje praktički nema turbulencije koja je uzrokovana vertikalnim kretanjima zraka, a vjetrovi koji postoje, iako jaki, stabilni su i pušu u vodoravnom smjeru. Komercijalni zrakoplovi lete u donjoj stratosferi kako bi izbjegli turbulencije.
Tlak zraka u stratosferi
Troposfera sadrži oko 75 posto plinova u atmosferi, a stratosfera koja ima veći volumen sadrži oko 19 posto tih plinova. Tlak zraka u stratosferi je prema tome niži: u prosjeku je tlak u stratosferi samo oko 10 posto ili manje tlaka na razini mora. Ozonski omotač, smješten na vrhu stratosfere, jedno je od najvažnijih obilježja ovog atmosferskog sloja. Osim što stvara strop toplog zraka koji sprječava stvaranje konvekcijskih struja, on filtrira ultraljubičasto zračenje sunca koje bi štetilo životu na površini.
