Troposferde, irtifa arttıkça sıcaklık düşer, çünkü Dünya atmosferi en düşük seviyeden yukarı doğru ısıtılır. Güneş ışığı, Dünya yüzeyine ulaşmak için yüksek rakımlardan geçmesine rağmen güneş ısısını emmede daha iyidir.
Hava, bir ısı kaynağının yakınında, ondan uzaktaki havadan daha sıcaktır ve Dünya, atmosfer için bir ısı kaynağıdır. Yerden yukarı doğru, ısı yavaş yavaş troposferden yayılır, bir kısmı uzaya yayılır. Ek olarak, hava hacimsel olarak düşük termal iletkenliğe sahiptir. Sıcak hava arttıkça ve genişledikçe mevcut atmosfere doğru iter, ancak işlemin net bir enerji kaybına neden olacağı kadar az ısı aktarır. Bununla birlikte, sıcaklık inversiyonları olarak bilinen istisnalar vardır ve bunlara sıcak cepheler, okyanus yükselmesi ve diğer hava etkileri neden olur. Ayrıca, sıcaklık yalnızca troposferde ve mezosferde irtifa ile azalır; Dünya üzerindeki yüksek termosferde, Dünya'nın yüzeyi değil ultraviyole ışınım stratosferde olduğu gibi birincil ısı kaynağıdır. Termosferin adı vardır, çünkü bireysel hava molekülleri orada 2.500 derece Santigrat dereceye ulaşabilir. Termosferin ötesinde, mekanın kenarı olan exosfer vardır.
