Die Mesosphäre besteht aus nachtleuchtenden Wolken, atmosphärischen Gezeiten, Gravitationsgezeiten und planetarischen Gezeiten. Über die Mesosphäre ist weniger bekannt, da sie schwer zu untersuchen ist.
Die Mesosphäre ist der Bereich der Atmosphäre zwischen Stratosphäre und Thermosphäre. Es erstreckt sich von 31 bis 53 Meilen über dem Planeten. Wetterballons und andere Flugzeuge können nicht hoch genug fliegen, um die Mesosphäre zu durchdringen, was das Studium erschwert.
Selbst die Satelliten, die über der Mesosphäre kreisen, können die Merkmale dieser Atmosphärenschicht nicht direkt messen. Wissenschaftler setzen Instrumente an Höhenforschungsraketen ein, um die Mesosphäre abzutasten. Diese Flüge sind kurz und inkonsistent, daher bleibt die Mesosphäre geheimnisumwittert.
Es ist bekannt, dass die Mesosphäre Meteore verdampft, aber ein Teil des Materials bleibt zurück, sodass diese Atmosphärenschicht eine hohe Konzentration an Eisen und anderen Metallatomen aufweist. In der Mesosphäre in der Nähe der Pole des Planeten bilden sich Wolken in großer Höhe, die als "Nachtleuchtende Wolken" oder "polare mesosphärische Wolken" bezeichnet werden. Diese Wolken bilden sich viel höher als normale Wolken, und gelegentlich erscheinen blitzartige elektrische Entladungen Dutzende von Meilen über der Troposphäre, wo sich Gewitterwolken bilden.
Die Stratosphäre und Mesosphäre werden zusammen manchmal als mittlere Atmosphäre bezeichnet. Gravitations- und Planetenwellen beeinflussen die Mesosphäre, indem sie Energie aus der unteren Troposphäre und Stratosphäre nach oben tragen, um die globale Zirkulation anzutreiben.