地球离太阳很远，所以不同的海拔高度对于太阳提供的热量来说是没有区别。但是海拔越高，大气层厚度越薄，对地面辐射的吸收量越小，大气逆辐射也越小，所以空气温度越低。而且高山地区风力大，热量扩散容易降温快，所以山上比山下冷。
由于大气压力随海拔的升高而降低，从上方压在其它分子之上的空气分子的数量也下降。这意味着海拔越高，空气中的分子拥有更多的运动空间。这使得它们较少与相邻的分子发生碰撞，导致分子动能分布在一大片区域中，于是平均温度就较低（事实上，温度就是表征分子热运动的剧烈程度）。
相比之下，在低海拔地区，大气压力较高，空气分子不能足够自由地移动，它们携带很多能量，更频繁地相互碰撞，导致温度较高。因此，山下比山上热。这种物理定律适用于任何地方，无论是在赤道还是在极地。
