В зависимости от критериев разделения и научных задач существуют следующие подходы к выделению вертикальной структуры атмосферы.
1. по влиянию атмосферы на летательные аппараты
2. по химическому составу воздуха то степени его ионизации
3. по характеру взаимодействия атмосферы с земной поверхностью.
4. по характеру изменения температуры воздуха с высотой. В 1962г. было принято 5 основных и 4 переходных сферы.
Тропосфера - это нижний слой атмосферы, начинающийся от земной поверхности. Ее толщина зависит от времени года, широты места, а также циркуляции атмосферы: а) зимой она меньше б) над полюсами она меньше, чем над экватором в 2-3 раза, в) над областями повышенного давления она больше, чем над областями пониженного давления. Характерной особенностью этой сферы является уменьшение температуры воздуха с высотой.
Между тропосферой и стратосферой располагается переходный слой - тропопауза Толщина его - 1-2 км. Нижняя граница этого слоя - это уровень, с которого температура воздуха увеличивается с высотой или уменьшается очень медленно. Во тропопаузой наблюдаются потоки воздуха в виде узких течений с очень большими значениями скорости. Эти потоки называются струйными течениями.
Стратосфера - это слой атмосферы, который располагается над тропопаузой и простирается до высот 50-55 км, он характеризуется медленным уменьшением, устойчивостью или повышением температуры воздуха с высотой. Выше тропопаузы температура не меняется с высотой (γ = 0) или очень медленно увеличивается (γ <0). На верхней границе стратосферы температура достигает среднегодового значения около 0 ° С с возможными отклонениями в ту или иную сторону до 20 ° С. Увеличение температуры обусловлено усвоением ультрафиолетовой радиации озоном.
Над стратосферой расположен слой незначительной вертикальной протяженности, называется стратопаузой. Именно в стратопаузе начинается медленное снижение температуры воздуха. Такое снижение продолжается и в мезосфере, что простирается до высот 90-95км.
На верхней границе температура в январе достигает -90 градусов. В мезосфере также отмечаются горизонтальные и вертикальные воздушные течения, вызванные неравномерным распределением температуры как в широтном так и в высотном направлении. Над мезосферой выделяют переходный слой, в котором начинается повышение температуры и как следствие формирования его инверсионного распределения. На высотах 100, 180 и 300 км выделяют слои усиленной ионизации, от которых отражаются средние и короткие радиоволны. В связи а этим термосферу называют еще ионосферой. Она защищает земную поверхность от рентгеновского, излучения и вредного воздействия солнечной короны. Здесь образуются полярные сияния.