So wie der physische Körper der Erde aus vielen Schichten besteht, besteht auch die Erdatmosphäre aus Schichten. Eine davon wird Mesosphäre genannt. Die wörtliche Übersetzung lautet „mittlere Sphäre“, da sie zwischen den oberen und unteren Schichten der Atmosphäre eingeschlossen ist. Die erste Schicht ist die Troposphäre, die zweite die Stratosphäre, die Mesosphäre ist die dritte, dann die Thermosphäre und die Exosphäre darüber. Die Mesosphäre beginnt etwa 30 Meilen (48.2 km) über der Erdoberfläche und erstreckt sich auf etwa 50 Meilen (80.4 km).
In dieser Schicht verglühen die meisten Meteore. Obwohl viele glauben, dass die von Meteoren verursachten Lichtstreifen Sternschnuppen sind, handelt es sich in Wirklichkeit um kleine Gesteins- oder Metallstücke, die mit außergewöhnlich hoher Geschwindigkeit auf die Erdatmosphäre treffen. Der dadurch erzeugte Druck zerschmettert die Meteore und bewirkt eine Energieübertragung vom Meteor auf die Atome und Moleküle in der Atmosphäre. Diese Energie wird dann als „Glühen“ freigesetzt, das mit Sternschnuppen verwechselt wird.
Die Spitze der Mesosphäre ist der kälteste Ort in der Atmosphäre, mit Temperaturen bis auf -225°F (ca. -143°C). Durch die Gefriertemperaturen bilden sich Eis auf dem Gestein und Metallpartikel in der Atmosphäre, die dann sogenannte nachtleuchtende Wolken bilden können. Diese Wolken sitzen höher als alle anderen Wolken in der Atmosphäre und sind nur sichtbar, wenn die Sonne unter den Horizont fällt, und dann nur in der Nähe der polaren Breiten, während der Sommermonate, wenn die Mesosphäre ihre kältesten Temperaturen erreicht.
Nachtleuchtende Wolken haben ein einzigartiges, wellenartiges Erscheinungsbild und werden am Abendhimmel von der darunter liegenden Sonne beleuchtet. Sie wurden erst seit Ende des 19. Jahrhunderts gesichtet, aber die Sichtungen nehmen an Häufigkeit zu und es wird angenommen, dass sie auch an Helligkeit zunehmen. Wissenschaftler glauben, dass sie auf Veränderungen in der Erdatmosphäre hinweisen könnten, vor allem auf eine Veränderung des Klimas.