Lorsque l'altitude augmente, la température de l'air diminue. En effet, avec une augmentation de l'altitude, il y a une diminution de la pression atmosphérique. Lorsque la pression de l'air diminue, l'air se refroidit.
La densité des molécules d'air est la plus élevée près de la surface et s'amincit à mesure que l'altitude augmente. L'une des principales raisons d'une densité plus élevée de molécules d'air plus près de la surface de la Terre est la gravité. La force de gravité diminue à des distances plus éloignées de la surface de la Terre, de sorte que l'emprise de la planète sur les molécules d'air est plus grande à basse altitude. Une densité plus élevée de molécules d'air implique une pression atmosphérique plus élevée. D'après la loi de Gay-Lussac, la pression des gaz est directement proportionnelle à la température des gaz pour un volume constant. Une pression plus élevée à une altitude plus basse implique donc une température plus élevée. Lorsque la pression atmosphérique diminue avec l'altitude, la température diminue également.
Un autre facteur qui contribue à la différence de température en fonction de l'altitude est l'effet de serre. Lorsque la lumière du soleil tombe sur la surface de la Terre, une partie de sa chaleur est absorbée par les molécules de gaz environnantes. Un nombre plus élevé de molécules de gaz implique une plus grande quantité de chaleur absorbée. Étant donné que la densité des molécules de gaz est plus élevée à basse altitude, plus de chaleur est absorbée et retenue par les gaz à effet de serre par rapport à des altitudes plus élevées. Cela rend l'air plus chaud plus près de la surface de la Terre.
