Atmosfera Pământului are patru straturi distincte, precum și un strat exterior rarefiat care se poate extinde la o distanță de 10.000 de kilometri (6.214 mile) de planetă în absența vântului solar. Cel mai mic strat atmosferic este troposfera, iar stratul chiar deasupra este stratosfera. Printre factorii care îi definesc ca două straturi separate se numără diferențele în presiunea aerului, temperatura, gradientul de temperatură, viteza vântului și direcția vântului.
O limită schimbătoare
Limita dintre troposferă și stratosferă se numește tropopauză și nu este constantă. Este la aproximativ 8 kilometri deasupra solului la poli și aproximativ de două ori mai mare decât la ecuator. Tropopauza este o izotermă - o regiune cu temperatură stabilă - sub care are loc toată vremea planetei. Tropopauza marchează de obicei limita superioară a activității norilor; în loc să se ridice deasupra acestei izoterme, norii mari de furtună se întind de obicei pe orizontală sub formă de nicovală. Anumite tipuri de nori - numiți nori de perle sau de perle - se formează în stratosferă, dar de obicei numai la latitudini cuprinse între 60 și 90 de grade și numai iarna.
Gradienți de temperatură
Modele meteorologice apar în troposferă deoarece aerul din apropierea solului este mai cald decât aerul la altitudini mai mari; acest fenomen este rezultatul faptului că solul absoarbe și radiază căldură de la soare. Datorită acestui gradient de temperatură negativ în raport cu altitudinea, aerul cald se poate ridica și poate crea un curent de convecție care produce vânturi și nori. În stratosferă, care se extinde la o altitudine de aproximativ 50 de kilometri, temperatura crește odată cu altitudine ca urmare a faptului că stratul de ozon din stratosfera superioară absoarbe lumina soarelui și radiază căldură în jos. Tropopauza este regiunea temperaturii constante în care se schimbă direcția gradientului.
Activitatea vântului
Înclinarea creșterii aerului cald, încărcat de umezeală, și a căderii aerului rece în troposferă creează vânturi, nori și precipitații. Datorită variațiilor locale de temperatură și presiune a aerului, aceste vânturi pot fi neregulate și, uneori, extreme. În stratosferă, unde presiunea aerului este mult mai mică și un tavan de aer mai cald previne curenții de convecție de la formare, condițiile sunt mai stabile. Nu există practic nicio turbulență aici, cauzată de mișcările verticale ale aerului, iar vânturile care există, deși puternice, sunt constante și suflă în direcție orizontală. Avioanele comerciale zboară în stratosfera inferioară pentru a evita turbulențele.
Presiunea atmosferică stratosferică
Troposfera conține aproximativ 75% din gazele din atmosferă, iar stratosfera, care are un volum mai mare, conține aproximativ 19% din aceste gaze. Presiunea aerului în stratosferă este, prin urmare, mai mică: în medie, presiunea în stratosferă este doar de aproximativ 10 la sută sau mai mică din presiunea la nivelul mării. Stratul de ozon, situat în partea superioară a stratosferei, este una dintre cele mai importante caracteristici ale acestui strat atmosferic. Pe lângă crearea unui plafon de aer cald care împiedică formarea curenților de convecție, filtrează radiațiile ultraviolete din soare care ar putea dăuna vieții la suprafață.