De atmosfeer van de aarde heeft vier verschillende lagen, evenals een ijle buitenlaag die zich tot 10.000 kilometer (6,214 mijl) van de planeet kan uitstrekken in afwezigheid van zonnewind . De laagste atmosferische laag is de troposfeer, en de laag net daarboven is de stratosfeer. Onder de factoren die deze definiëren als twee afzonderlijke lagen zijn verschillen in luchtdruk, temperatuur, temperatuurgradiënt, windsnelheid en windrichting.

Een verschuivende grens

De grens tussen de troposfeer en de stratosfeer wordt de tropopauze genoemd en is niet constant. Het is ongeveer 8 kilometer (5 mijl) boven de grond bij de polen en ongeveer twee keer zo hoog op de evenaar. De tropopauze is een isotherm - een gebied met een stabiele temperatuur - waaronder alle weersomstandigheden van de planeet plaatsvinden. De tropopauze markeert meestal de bovenste limiet van cloudactiviteit; in plaats van te stijgen boven deze isotherm, spreiden grote stormwolken zich typisch horizontaal uit in een aambeeld. Bepaalde wolken, parelmoer of paarlemoerwolken genoemd, vormen zich in de stratosfeer, maar meestal alleen op breedtegraden tussen 60 en 90 graden en alleen in de winter.

Temperatuurverlopen

Weerpatronen komen voor in de troposfeer omdat de lucht nabij de grond warmer is dan de lucht op grotere hoogten; dit verschijnsel is een gevolg van het feit dat de grond warmte absorbeert en uitstraalt van de zon. Vanwege deze negatieve temperatuurgradiënt ten opzichte van de hoogte, kan warme lucht opstijgen en een convectiestroom creëren die wind en wolken produceert. In de stratosfeer, die zich uitstrekt tot een hoogte van ongeveer 50 kilometer (31 mijl), neemt de temperatuur met de hoogte toe als gevolg van het feit dat de ozonlaag in de bovenste stratosfeer zonlicht absorbeert en warmte naar beneden uitstraalt. De tropopauze is het gebied met constante temperatuur waarin de gradiëntrichting verandert.

Windactiviteit

De neiging om warme, vochtige lucht te laten rijzen en koele lucht om in de troposfeer te vallen, creëert wind , wolken en neerslag. Vanwege lokale variaties in temperatuur en luchtdruk kunnen deze winden onregelmatig en soms extreem zijn. In de stratosfeer, waar de luchtdruk veel lager is en een plafond van warmere lucht convectiestromen voorkomt, zijn de omstandigheden stabieler. Er is vrijwel geen turbulentie hier, die wordt veroorzaakt door verticale luchtbewegingen, en de winden die er zijn, hoewel sterk, zijn stabiel en blazen in een horizontale richting. Commerciële vliegtuigen vliegen in de lagere stratosfeer om turbulentie te voorkomen.

Stratosferische luchtdruk

De troposfeer bevat ongeveer 75 procent van de gassen in de atmosfeer en de stratosfeer, die een groter volume heeft, bevat ongeveer 19 procent van deze gassen. De luchtdruk in de stratosfeer is dienovereenkomstig lager: gemiddeld is de druk in de stratosfeer slechts ongeveer 10 procent of minder van de druk op zeeniveau. De ozonlaag, gelegen aan de bovenkant van de stratosfeer, is een van de belangrijkste kenmerken van deze atmosferische laag. Naast het creëren van een plafond van warme lucht dat convectiestromen voorkomt, filtert het ultraviolette straling van de zon die schadelijk is voor het leven aan de oppervlakte.