Jordens atmosfär har fyra distinkta lager, liksom ett sällsynt yttre lager som kan sträcka sig så långt 10 000 kilometer (6 214 miles) från planeten i frånvaro av solvind. Det lägsta atmosfäriska skiktet är troposfären, och skiktet strax ovanför är stratosfären. Bland de faktorer som definierar dessa som två separata lager är skillnader i lufttryck, temperatur, temperaturgradient, vindhastighet och vindriktning.
En skiftande gräns
Gränsen mellan troposfären och stratosfären kallas tropopausen, och den är inte konstant. Det är cirka 8 kilometer över marken vid polerna och ungefär dubbelt så mycket vid ekvatorn. Tropopausen är en isoterm - en region med stabil temperatur - under vilken hela planetens väder äger rum. Tropopausen markerar vanligtvis den översta gränsen för molnaktivitet; istället för att stiga över denna isoterm sprider sig stora stormmoln vanligtvis horisontellt i städform. Vissa typer av moln - som kallas pärlemor eller pärlemor - bildas i stratosfären, men vanligtvis bara vid breddgrader mellan 60 och 90 grader och endast på vintern.
Temperaturgradienter
Vädermönster förekommer i troposfären eftersom luften nära marken är varmare än luften på högre höjder; detta fenomen är ett resultat av att marken absorberar och utstrålar värme från solen. På grund av denna negativa temperaturgradient med avseende på höjd kan varm luft stiga och skapa en konvektionsström som producerar vindar och moln. I stratosfären, som sträcker sig till en höjd av cirka 50 kilometer, ökar temperaturen med höjd till följd av att ozonskiktet i den övre stratosfären absorberar solljus och strålar ut värme nedåt. Tropopausen är regionen med konstant temperatur i vilken lutningsriktningen ändras.
Vindaktivitet
Benägenheten för varm, fuktbelastad luft att stiga och sval luft att falla i troposfären skapar vindar, moln och nederbörd. På grund av lokala variationer i temperatur och lufttryck kan dessa vindar vara oregelbundna och ibland extrema. I stratosfären, där lufttrycket är mycket lägre och ett tak med varmare luft förhindrar konvektionsströmmar från formning är förhållandena mer stabila. Det finns praktiskt taget ingen turbulens här, vilket orsakas av vertikala luftrörelser, och vindarna som finns, även om de är starka, är stabila och blåser i horisontell riktning. Kommersiella flygplan flyger i den nedre stratosfären för att undvika turbulens.
Stratosfäriskt lufttryck
Troposfären innehåller cirka 75 procent av gaserna i atmosfären och stratosfären, som har en större volym, innehåller cirka 19 procent av dessa gaser. Lufttrycket i stratosfären är därmed lägre: i genomsnitt är trycket i stratosfären endast cirka 10 procent eller mindre av trycket vid havsnivå. Ozonskiktet, som ligger på toppen av stratosfären, är en av de viktigaste funktionerna i detta atmosfäriska lager. Förutom att skapa ett tak med varm luft som förhindrar att konvektionsströmmar bildas, filtrerar den ut ultraviolett strålning från solen som skulle skada livet på ytan.