Die Mesosphäre, die drittinnerste Schicht der Erdatmosphäre, besteht größtenteils aus Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid. Ihre chemische Zusammensetzung unterscheidet sich kaum von der der innersten Schichten der Atmosphäre. wobei die ungefähre Zusammensetzung 79 Prozent Stickstoff, 20 Prozent Sauerstoff und 1 Prozent Kohlendioxid und andere Spurengase ist. Die Dichte dieser Gase ist in der Mesosphäre geringer als in der unteren Atmosphäre.
Die Mesosphäre befindet sich in einer Höhe von etwa 50 km bis 85 km über der Erdoberfläche. Teilweise aufgrund der geringen Dichte der Gasmoleküle hier sinkt die Temperatur oft auf bis zu -130 Grad F. Die Temperatur nimmt weiter von der Erdoberfläche entfernt ab.
Aufgrund der niedrigen Temperaturen und des Vorhandenseins brennbarer Gase in der Mesosphäre verlangsamen sich Meteore, wenn sie in diese Schicht der Atmosphäre eindringen. Ihre Reaktion mit dem Sauerstoff in der Atmosphäre hinterlässt eine feurige Spur, die manchmal von der Erde aus gesehen wird. Durch diesen Prozess entstehen auch Eisen- und andere Metallionen, sodass die Mesosphäre einen höheren Ionengehalt hat als andere atmosphärische Schichten. Gelegentlich kommt es dabei zur Bildung von Ionenwolken in der Nähe der Pole. Diese polaren mesosphärischen Wolken emittieren Ladungen ähnlich wie Blitze.
