Yükseklik arttığında, hava sıcaklığı düşer. Bunun nedeni, rakımda bir artışla birlikte, hava basıncında bir düşüş olmasıdır. Hava basıncı düştüğünde hava soğur.
Hava moleküllerinin yoğunluğu yüzeye yakındır ve rakım arttıkça artar. Dünya yüzeyine daha yüksek yoğunlukta hava molekülleri yoğunluğunun ana nedenlerinden biri yerçekimidir. Yerçekimi kuvveti, Dünya yüzeyinden uzak mesafelerde azalır, böylece gezegenin hava molekülleri üzerindeki tutumu en düşük irtifalarda en yüksektir. Daha yüksek hava molekülleri yoğunluğu daha yüksek hava basıncı anlamına gelir. Gay-Lussac kanununa göre, gazların basıncı sabit bir hacim için gazların sıcaklığıyla doğrudan orantılıdır. Bu nedenle daha düşük irtifalarda daha yüksek basınç, daha yüksek sıcaklık anlamına gelir. Hava basıncı irtifa ile düştüğünde sıcaklık da düşer.
Yüksekliğe bağlı olarak sıcaklık farkına katkıda bulunan bir diğer faktör sera etkisidir. Güneş ışığı Dünya'nın yüzeyine düştüğünde, ısısının bir kısmı çevredeki gaz molekülleri tarafından emilir. Daha fazla sayıda gaz molekülü, daha fazla miktarda ısı emildiği anlamına gelir. Gaz moleküllerinin yoğunluğu alçak irtifalarda daha büyük olduğundan, sera gazı tarafından daha yüksek irtifalarda daha fazla ısı emilir ve tutulur. Bu, havanın Dünya yüzeyine daha yakın olmasını sağlar.
