Atmosfera ziemska chroni życie przed śmiercionośnym promieniowaniem ultrafioletowym ze słońca i zapewnia planecie stabilne temperatury. Zawiera szereg warstw, z których najbardziej znane to troposfera, stratosfera, mezosfera i termosfera. Zdecydowana większość warunków pogodowych występuje w troposferze, ale niektóre chmury mogą pojawiać się wyżej w stratosferze i mezosferze.
Troposfera
Formy życia na planecie zamieszkują troposferę, najniższy poziom atmosfery, który rozciąga się od powierzchni do 7-20 kilometrów (4 do 12 mil) nad nią. Tworzy prawie wszystkie znane zjawiska pogodowe, a znajdujące się tam chmury generują deszcz, grad i śnieg. Chmury Stratus są najniższym typem znalezionym w troposferze; często znajdują się na poziomie gruntu jako mgła lub mgła. Wykazując matowy szary wygląd, rzadko wytwarzają opady.
Stratosfera
Stratosfera, w której latają odrzutowce, znajduje się w strefie od 20 do 50 kilometrów (12 do 31 mil) od powierzchni. Para wodna występuje w stratosferze tylko w bardzo niskim stężeniu, przez co obecność chmur jest bardzo rzadka. Erupcje wulkanów mogą jednak wyrzucić do stratosfery ogromne ilości pyłu, który czasami łączy się z cząsteczkami lodu, tworząc perłowe chmury, które często mają kolorowy wygląd.
Mezosfera
Mezosfera znajduje się w odległości od 50 do 85 kilometrów (31 do 53 mil) od powierzchni. Jego pozycja bardzo utrudnia naukowcom badania, ponieważ jest zbyt wysoka, aby balony lub samoloty mogły w nią wlecieć, a jednocześnie zbyt niska dla orbitalnych statków kosmicznych. To sprawia, że mezosfera jest jednym z najsłabiej poznanych regionów atmosfery. Pod koniec XIX wieku w mezosferze odkryto istnienie noctilucent chmur. Te specjalne chmury tworzą się tylko wtedy, gdy para wodna jest uwalniana przez metan w reakcji chemicznej. Wzrost metanu w atmosferze ziemskiej doprowadził do wzrostu obserwacji noctylicznych chmur.
Termosfera
Termosfera rozciąga się od 90 kilometrów (56 mil) do od 500 do 1000 kilometrów (310 i 620 mil) nad powierzchnią Ziemi. Chociaż jest uważany za część ziemskiej atmosfery, gęstość powietrza jest tak niska, że można go uznać za przestrzeń. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna krąży w termosferze na wysokości około 370 kilometrów. W termosferze nie ma chmur.