Температура атмосферного повітря залежить головним чином від нагрівання поверхні землі сонячними променями. Грунт віддає тепло прилеглим верствам повітря шляхом безпосереднього теплопроведения (передачі тепла) і в результаті випускання інфрачервоної теплової радіації. Проходження сонячних променів через атмосферу лише в незначній мірі підвищує її температуру (до 0,02 ° на годину).
Нагріте повітря як більш легкий піднімається вгору, поступаючись місцем більш холодним верствам, що створює вертикальні повітряні струми (конвекція). Ця обставина обумовлює перемішування повітряних мас і веде до рівномірного розподілу температури приземної частини атмосфери, чому сприяють також горизонтальні повітряні потоки. Таким чином, температура зовнішнього повітря залежить від того, скільки тепла буде отримано в даний момент від нагрітої поверхні землі. Звідси зрозуміло, що і добові зміни температури повітря залежать від температурних коливань поверхневого шару грунту і відповідають їм. Максимальне нагрівання повітря відзначається в 13-15 годин, коли грунт максимально нагріта, а температурний мінімум настає перед сходом сонця, коли вона найбільш охолоджена. Прийнято динаміку температури атмосферного повітря характеризувати добової та річної амплітудами. Добова амплітуда коливань температури повітря залежить від інтенсивності сонячної радіації, співвідношення тривалості дня і ночі і прозорості атмосфери. Істотне значення мають широта місцевості, висота її над рівнем моря, пора року та ін. На екваторі амплітуда найбільша, так як день і ніч мають відносно рівну тривалість. На полюсах вона найменша, оскільки влітку сонце там зовсім не входить (полярний день), а взимку, навпаки, зовсім не з'являється над горизонтом (полярна ніч). Рельєф і характер місцевості, погода та деякі інші фактори роблять певний вплив на добову амплітуду. Так, наприклад, вона менш виражена над великими водними поверхнями, ніж над сушею, так як вода, маючи більш високу теплоємність, здатна накопичувати тепло більшою мірою і повільніше його віддавати. При наявності рослинного покриву або в похмуру погоду добова амплітуда також зменшується, оскільки рослинність, так само як і хмарність, уповільнює нагрівання та охолодження грунту. Про залежність температури повітря від температури грунту можна судити по рис. 4.
Рис. 4. Добовий хід температури поверхні грунту (верхня крива) і температури повітря (нижня крива) для Тбілісі в липні.