Земна атмосфера має чотири окремі шари, а також розріджений зовнішній шар, який може простягатися на 10 000 кілометрів (6 214 миль) від планети за відсутності сонячного вітру. Найнижчим шаром атмосфери є тропосфера, а шаром трохи вище цього є стратосфера. Серед факторів, що визначають їх як два окремі шари, є різниця в тиску повітря, температурі, градієнті температури, швидкості вітру та напрямку вітру.
Змінна межа
Межа між тропосферою і стратосферою називається тропопаузою, і вона не є постійною. Це близько 8 кілометрів (5 миль) над землею на полюсах і приблизно вдвічі більше, ніж на екваторі. Тропопауза - це ізотерма - область стабільної температури - нижче якої знаходиться погода на планеті. Тропопауза, як правило, позначає верхню межу активності хмар; замість того, щоб підніматися над цією ізотермою, великі грозові хмари, як правило, поширюються горизонтально у формі ковадла. Певні типи хмар, які називаються перламутровими або перламутровими, утворюються в стратосфері, але зазвичай лише в широтах від 60 до 90 градусів і лише взимку.
Градієнти температури
Структура погоди трапляється у тропосфері, оскільки повітря біля землі тепліше, ніж повітря на більших висотах; це явище є результатом того, що земля поглинає і випромінює тепло від сонця. Через цей негативний градієнт температури щодо висоти, тепле повітря може підніматись і створювати конвекційний струм, що створює вітри та хмари. У стратосфері, яка простягається до висоти близько 50 кілометрів (31 миля), температура зростає із висота в результаті того, що озоновий шар у верхній стратосфері поглинає сонячне світло і випромінює тепло вниз. Тропопауза - це область постійної температури, в якій змінюється напрямок градієнта.
Активність вітру
Схильність до підняття теплого, насиченого вологою повітря та опускання холодного повітря в тропосфері створює вітри, хмари та опади. Через місцеві коливання температури та тиску повітря ці вітри можуть бути нерегулярними, а часом і екстремальними. У стратосфері, де тиск повітря набагато нижчий, а стеля теплого повітря заважає конвекційні струми від формування умови є стабільнішими. Тут практично немає турбулентності, яка викликана вертикальними рухами повітря, а вітри, що існують, хоч і сильні, стійкі і дмуть у горизонтальному напрямку. Комерційні літаки літають у нижній стратосфері, щоб уникнути турбулентності.
Тиск повітря в стратосфері
Тропосфера містить близько 75 відсотків газів в атмосфері, а стратосфера, що має більший об’єм, містить близько 19 відсотків цих газів. Відповідно, тиск повітря в стратосфері нижчий: у середньому тиск у стратосфері становить лише близько 10 відсотків або менше від тиску на рівні моря. Озоновий шар, розташований у вершині стратосфери, є однією з найважливіших особливостей цього атмосферного шару. Окрім створення стелі теплого повітря, що запобігає утворенню конвекційних потоків, він фільтрує ультрафіолетове випромінювання від сонця, яке може завдати шкоди життю на поверхні.