Când crește altitudinea, temperatura aerului scade. Acest lucru se datorează faptului că, cu o creștere a altitudinii, există o scădere a presiunii aerului. Când presiunea aerului scade, aerul se răcește.
Densitatea moleculelor de aer este mai mare în apropierea suprafeței și se reduce prin creșterea altitudinii. Unul dintre principalele motive pentru o densitate mai mare de molecule de aer mai aproape de suprafața Pământului este gravitatea. Forța de gravitație scade la distanțe mai îndepărtate de suprafața Pământului, astfel încât țepușul planetei asupra moleculelor de aer este mai mare la altitudini mai mici. O densitate mai mare a moleculelor de aer implică o presiune mai mare a aerului. Conform legii Gay-Lussac, presiunea gazelor este direct proporțională cu temperatura gazelor pentru un volum constant. Presiunea mai mare la o altitudine mai mică implică o temperatură mai mare. Când presiunea aerului scade cu altitudine, la fel și temperatura.
Un alt factor care contribuie la diferența de temperatură în funcție de altitudine este efectul de seră. Când lumina soarelui cade pe suprafața Pământului, o parte din căldura sa este absorbită de moleculele de gaz din împrejurimi. Un număr mai mare de molecule de gaz implică o cantitate mai mare de căldură absorbită. Deoarece densitatea moleculelor de gaz este mai mare la altitudini joase, mai multă căldură este absorbită și reținută de gazele cu efect de seră, comparativ cu altitudini mai mari. Acest lucru face că aerul se încălzește mai aproape de suprafața Pământului.
