Jordens atmosfär har fyra olika lager, liksom ett ovanligt skikt som kan sträcka sig så långt som 10.000 kilometer från planet i frånvaro av solvind . Det lägsta atmosfäriska skiktet är troposfären, och skiktet precis ovanför det är stratosfären. Bland de faktorer som definierar dessa som två separata skikt finns skillnader i lufttryck, temperatur, temperaturgradient, vindhastighet och vindriktning.

En omväxlande gräns

Gränsen mellan troposfären och stratosfären kallas tropopausen, och det är inte konstant. Det är ca 8 kilometer (5 miles) ovanför marken vid polerna och ungefär två gånger så vid ekvatorn. Tropopausen är en isoterm-en region med stabil temperatur-under vilken hela planetens väder äger rum. Tropopausen markerar typiskt den övre gränsen för molnaktivitet; istället för att stiga ovanför denna isoterm, sprider stora stormskyer normalt horisontellt i en mothållsform. Vissa typer av moln som kallas nacreous eller pärlemorskmoln bildar sig i stratosfären, men oftast 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 vid högre höjder; detta fenomen är ett resultat av det faktum 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 ger vindar och moln. I stratosfären, som sträcker sig till en höjd av cirka 50 kilometer, ökar temperaturen med höjd som ett resultat av det faktum att ozonskiktet i övre stratosfären absorberar solljus och strålar värme nedåt. Tropopausen är regionen med konstant temperatur där gradientriktningen förändras.

Vindaktivitet

Tillräckligheten för varm, fuktbelastad luft att stiga och kall 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 på varmare luft hindrar konvektionsströmmar att bildas, är förhållandena stabila. Det finns nästan ingen turbulens här, som 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.

Stratosfärisk 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 följaktligen lägre: i genomsnitt är trycket i stratosfären bara omkring 10 procent eller mindre av trycket vid havsnivån. Ozonskiktet, som ligger på toppen av stratosfären, är ett av de viktigaste dragen i detta atmosfäriska lager. Förutom att skapa ett tak på varm luft som förhindrar konvektionsströmmar att bildas, filtrerar den ut ultraviolett strålning från solen som skulle skada livet vid ytan.