Hoe komt het dat de lagen in de atmosfeer afwisselend koud en warm zijn naarmate je hoger komt?

De Aarde heeft een atmosfeer wegens de zwaartekracht die de Aarde veroorzaakt. Zo wordt de verdeling van de atmosfeer in lagen ook veroorzaakt door de atmosfeer. In de laag die het dichtst bij de Aarde staat, de 'troposfeer', bevinden zich de zwaarste deeltjes (zoals waterdamp). Deze deeltjes hebben meer gewicht waardoor ze meer worden aangetrokken door de Aarde.
In de volgende laag, de 'stratosfeer', bevindt zich geen waterdamp meer, maar vooral ozon (O3), van welke de dichtheid een factor 1000 keer zo klein is als die van dizuurstof (O2). Ozon absorbeert straling met een golflengte die kleiner is dan 325 nm (UV-straling).
Hierna worden de gassen en hun concentraties steeds 'ijler'.
De verdeling van de gassen in deze lagen, hangt af van de verschillen in gewicht en dichtheid van de stoffen (stoffen met een hoge dichtheid bevinden zich automatisch dichter bij Aarde). Het verschil in temperatuur wordt daarna weer veroorzaakt door de verschillende reacties op de zonnestralen (zo word de stratosfeer opgewarmd wegens de opname van UV-straling door ozon, terwijl de mesosfeer, die daarboven zit, juist afkoelt door het gebrek aan warmte opname).
Deze atmosfeerlagen zijn niet statisch, maar er is toch een grens aan te wijzen. Vergelijk het met water en lucht; water mengt met lucht (verdamping), maar toch is er een duidelijke grens aan te duiden tussen het water en de lucht.