温差
夏季，人们为了避暑会去山地或高原。这些地方四周空气凉爽，非常舒适。当人们爬到山上等海拔较高的地方时，为何气温会降低呢？或许还有人会这样想：高的地方离太阳更近一些，应该会更热吧？
在地球的四周存在着对于我们呼吸而言不可或缺的空气。空气是由氮气和氧气等具有质量的分子构成的，不过单个分子的质量则是可以忽略的。地球的引力会作用于所有的空气分子。空气分子被地球向下吸引，就形成了包围地表的空气层（大气层）。这个空气层的95% 都处在距离地表20 km 之内的范围。
如果把空气层划分成几个厚度相同的区域，就会如图1.4 所示。虽然单独来看它们的厚度相同、重量相等，但最靠近地表的一层，所承担的则是它自身和它上面所有层累计的空气重量。因此，最下层承受的空气的重量也会“积少成多”，在地表的任何一个地方施加1 个标准大气压的压力，对于比邮票还小的1 cm2的面积而言，其压下的重量竟然会达到1013 g。但是，随着高度的上升（离地表越来越远），气压就会以指数函数的关系逐渐变小。在距离地表5.3 km的高度，气压将变为标准大气压的一半。假设地表的气温为30 ℃，那么离地表高度5 km 的地方气温便是0 ℃，高度为12 km 时，则是-50 ℃，变得极其寒冷。
空气的压力和体积变化，也会引起温度变化。在密封的容器里充入空气并施加压力，空气体积缩小，温度就会上升。相反，加大空气体积，温度则会下降，这是与气体的性质（波义耳定律）相关的。上行的空气（例如上升气流等）也是如此。空气上升到高处，压力随高度抬升变小，空气体积扩张的同时，温度便会下降。根据这样的机制，地表与形成云的高空就形成了温差。
不过，在距地表20 km 以上的高度（不存在云的高度），空气已经非常稀薄，冷却效应便会消失。相反，这里还会因太阳光的直射而温度上升。
