La mesosfera, que es la tercera capa más interna de la atmósfera de la Tierra, está compuesta principalmente de nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. Su composición química difiere muy poco de la de las capas más internas de la atmósfera. siendo la composición aproximada 79 por ciento de nitrógeno, 20 por ciento de oxígeno y 1 por ciento de dióxido de carbono y otros gases traza. La densidad de estos gases es menor en la mesosfera que en la atmósfera inferior.
La mesosfera se encuentra desde aproximadamente 31 millas a 53 millas sobre la superficie de la Tierra. En parte debido a la baja densidad de las moléculas de gas aquí, la temperatura a menudo baja hasta -130 grados F. La temperatura disminuye más lejos de la superficie de la Tierra.
Debido a las bajas temperaturas y la presencia de gases combustibles en la mesosfera, los meteoros disminuyen su velocidad cuando entran en esta capa de la atmósfera. Su reacción con el oxígeno en la atmósfera deja un rastro ardiente que a veces se ve desde la Tierra. El hierro y otros iones metálicos también se crean como resultado de este proceso, por lo que la mesosfera tiene un contenido iónico más alto que otras capas atmosféricas. Ocasionalmente, esto hace que se formen nubes de iones cerca de los polos. Estas nubes mesosféricas polares emiten cargas de manera similar a los rayos.