Атмосфера Земли, в результате температурных изменений, на разных высотах имеет слоистую структуру. По температурным и физическим условиям атмосферу делят на пять слоев. Вверх от поверхности Земли расположены: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера [87, 88]. Тропосфера – нижний слой атмосферы Земли до высоты 10—18 км. Содержит около 80% массы всей атмосферы, взвешенную в атмосфере пыль и почти вся воду. Вертикальная мощность тропосферы значительно зависит от характера атмосферных процессов и достигает 18 км. Слой тропосферы не подвержен суточным и сезонным изменениям в экваториальной и тропической зоне. Над приполюсными и смежными областями верхняя граница тропосферы лежит на уровне 8—10 км. В средних широтах она колеблется от 8 до 16 км. Переходный слой между тропосферой и вышележащей сферой (толщиной 1—2 км) носит название тропопаузы. Выше нее, от высот 8—17 до 50—55 км, простирается стратосфера. Давление и плотность воздуха с высотой быстро уменьшаются. Основная масса атмосферы размещается в нижних слоях, прилегающих к поверхности земли. В слое между уровнем моря и высотами 5—6 км сосредоточена половина массы атмосферы, в слое 0—16 км – 90%, в слое 0-30 км – 99%. Вес воздуха у поверхности земли равен 1033 г/м^>3, на высоте 20 км он равен 43 г/м^>3. Быстрое уменьшение массы воздуха происходит на высоте выше 30 км, на высоте 40 км вес составляет 4 г/м^>3. Высота слоя зависит от географической широты и времени года. Между слоями нет резких границ, некоторые из них частично перекрываются.

Начиная с высоты около 25 км, температура с высотой растет, достигая на высоте ~ 50 км (у границ слоя) максимальных положительных значений (+30 °С). Повышение температуры в этой сфере вызвано наличием озона. Под действием ультрафиолетовой радиации Солнца, молекулы кислорода расщепляются на атомы, появляется атомарный кислород. В процессе диссоциации молекулярного кислорода, ультрафиолетовое излучение поглощается. В слое возникают реакции, приводящие к образованию молекул озона (О_>3) О_>2 + О → О_>3. Слой озона занимает часть стратосферы на высоте от 20 до 25 км (в тропических и умеренных широтах), в полярных – 15—20 км. Наличие в атмосфере озона меняет ее свойства. Он защищает живую природу от действия ультрафиолетовых и других коротковолновых излучений. Играет большую роль в создании режима температуры и воздушных течений в стратосфере. Излучения с длиной волны короче 290 полностью поглощаются слоем озона, находящимся на высотах от 18 до 50 км (максимум плотности на высоте около 25 км). Общая толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, т. е. к давлению 760 мм ртутного столба и температуре 0 °С, составляет около 3 мм. Температура воздуха в слое 10—40 км в высоких широтах зимой и летом резко различается. Зимой она опускается до —75 °С. Летом, вблизи тропопаузы, температура увеличивается до —45 °С. Выше тропопаузы температура растет и на высоте 30—35 км достигает —20 °С, что обусловлено прогреванием воздуха от слоя озона. В стратосфере очень мало водяного пара. Здесь не происходит процессов образования облаков и выпадения осадков. Ранее считали: газы в стратосфере разделены по слоям, в соответствии со своими удельными весами. Предполагалось, что при равенстве поглощенной и отраженной солнечной радиации, образуется равновесие температур в стратосфере и перемешивания воздуха не происходит. Данные, полученные с помощью радиозондов и метеорологических ракет, показали: происходит интенсивная циркуляция воздуха ветром, температура изменяется в больших пределах.