La mésosphère à pour principale caractéristique la baisse de température avec l'altitude.C'est une zone de transition entre la Terre et l'Espace. En y pénétrant, pour descendre sur Terre, les météorites, satellites, etc. s'échauffent contre les quelques particules d'air qu'ils rencontrent et sont détruits avant d'atteindre le sol, sauf pour les plus grosses pièces. Les vaisseaux habitées, navettes spatiales, capsules Soyouz, doivent être protégés pour pouvoir passer cette couche qui va les freiner pour atteindre le sol en douceur.C'est dans cette zone atmosphérique que parfois des flashes lumineux se produisent au-dessus des cumulonimbus.Ce phénomène dénommé phénomènes lumineux éphémères dont la manifestation fugace (quelques dizaines de millisecondes) est une source de rayonnement gamma qui serait lié à des champs électrostatiques de très basse fréquences déclenchés par le bombardement du rayonnement cosmique..
Située entre 50 km d'altitude, au-dessus de la stratosphère et 80 km d'altitude.