La mesosfera protegge la Terra prevenendo gli impatti delle meteore. Quando gli oggetti dallo spazio entrano nell'atmosfera, la mesosfera è la prima regione densa di gas che incontrano. La maggior parte di questi oggetti si vaporizza o si scioglie quando si scontrano con le particelle di gas atmosferico.
La mesosfera è una delle parti meno studiate dell'atmosfera terrestre. Questo perché si trova al di sopra dell'altitudine massima per aeromobili o palloni meteorologici, ma al di sotto dell'altitudine minima per un veicolo spaziale per mantenere l'orbita. L'unico modo per studiare la mesosfera è con voli di razzi non orbitali chiamati razzi sonda.
La mesosfera inizia a circa 31 miglia sopra la superficie terrestre e termina a circa 62 miglia sopra la Terra. Il suo limite superiore è chiamato la mesopause ed è la posizione più fredda presente in natura sulla Terra. Queste temperature raggiungono un minimo di meno 226 gradi Fahrenheit.
I livelli inferiori della mesosfera ospitano fenomeni meteorologici unici. Le nuvole nottilucenti sono le nuvole con la più alta altitudine nell'atmosfera terrestre, e più spesso si formano attorno ai poli nord e sud. Una forma di lampo chiamata forma di sprite nella mesosfera, molte miglia sopra le nuvole temporalesche. La mesosfera ha anche una maggiore concentrazione di ferro e altre molecole di metallo rispetto al resto dell'atmosfera; questo è dovuto alle numerose meteore che si vaporizzano lì.
