La mesosfera, che è il terzo strato più interno dell'atmosfera terrestre, è composta in gran parte da azoto, ossigeno e anidride carbonica. La sua composizione chimica differisce molto poco da quella degli strati più interni dell'atmosfera, con la composizione approssimativa sono il 79% di azoto, il 20% di ossigeno e l'1% di anidride carbonica e altri gas di traccia. La densità di questi gas è inferiore nella mesosfera rispetto alla bassa atmosfera.
La mesosfera si trova da circa 31 miglia a 53 miglia sopra la superficie terrestre. Parzialmente a causa della bassa densità delle molecole di gas qui, la temperatura spesso scende fino a -130 gradi F. La temperatura diminuisce più lontano dalla superficie terrestre.
A causa delle basse temperature e della presenza di gas combustibili nella mesosfera, le meteore rallentano quando entrano in questo strato dell'atmosfera. La loro reazione con l'ossigeno nell'atmosfera lascia dietro di sé una scia infuocata che a volte viene vista dalla Terra. Anche il ferro e altri ioni metallici sono stati creati come risultato di questo processo, quindi la mesosfera ha un contenuto ionico più elevato rispetto ad altri strati atmosferici. Occasionalmente, questo provoca la formazione di nubi di ioni vicino ai poli. Queste nubi mesosferiche polari emettono cariche in modo simile al fulmine.
