Gdy wysokość wzrasta, temperatura powietrza spada. Dzieje się tak, ponieważ wraz ze wzrostem wysokości następuje spadek ciśnienia powietrza. Kiedy ciśnienie powietrza spada, powietrze ochładza się.
Gęstość cząsteczek powietrza jest największa w pobliżu powierzchni i zmniejsza się wraz ze wzrostem wysokości. Jedną z głównych przyczyn większej gęstości cząsteczek powietrza bliżej powierzchni Ziemi jest grawitacja. Siła grawitacji maleje w odległościach odległych od powierzchni Ziemi, więc trzymanie się planety w cząsteczkach powietrza jest największe na niższych wysokościach. Większa gęstość cząsteczek powietrza oznacza wyższe ciśnienie powietrza. Zgodnie z prawem Gay-Lussaca ciśnienie gazów jest wprost proporcjonalne do temperatury gazów dla stałej objętości. Wyższe ciśnienie na niższej wysokości oznacza zatem wyższą temperaturę. Kiedy ciśnienie powietrza obniża się wraz z wysokością, zmienia się temperatura.
Kolejnym czynnikiem, który przyczynia się do różnicy temperatur w zależności od wysokości jest efekt cieplarniany. Kiedy światło słoneczne pada na powierzchnię Ziemi, część jego ciepła jest pochłaniana przez cząsteczki gazu w otoczeniu. Większa liczba cząsteczek gazu oznacza większą absorpcję ciepła. Ponieważ gęstość cząsteczek gazu jest większa na niskich wysokościach, więcej ciepła jest absorbowane i zatrzymywane przez gazy cieplarniane w porównaniu do większych wysokości. Dzięki temu powietrze jest bliżej powierzchni Ziemi.
