O estudo das variações na composição do ar (tipos de gases e suas proporções), da temperatura e de eventos atmosféricos, como ventos, relâmpagos e formação de nuvens, torna-se mais organizado quando a atmosfera é dividida em camadas. Essa divisão não é absoluta, havendo áreas de transição, chamadas de pausas. A camada em questão situa-se aproximadamente entre 16 e 50 quilômetros de altitude. Nela concentra-se quase todo o ozônio da atmosfera, formando a chamada camada de ozônio. A temperatura média nessa camada é de aproximadamente −3 °C. O ar é bastante rarefeito e praticamente livre de fenômenos como ventos fortes e nuvens de chuva, permitindo o uso de balões meteorológicos e, em sua porção inferior, o voo de alguns aviões comerciais. Essa camada é: