Per capire occorre chiarire a quale temperatura ci si riferisce. La temperatura dell'aria subisce variazioni regolari e accidentali; queste ultime sono legate allo stato del cielo e quindi agli spostamenti delle varie perturbazioni atmosferiche. Le variazioni regolari sono quelle a carattere diurno e legate all'altezza del Sole nel corso della giornata. Aumentando l'altezza del Sole sull'orizzonte si ha un aumento dell'intensità della radiazione incidente sul suolo e quindi della temperatura del suolo; aumenta cioè la temperatura del suolo e di conseguenza anche il calore emesso dalla superficie riscaldata. Finchè il calore ricevuto supera quello emesso, la temperatura della superficie terrestre e quindi dell'aria è in continuo aumento.

La temperatura tocca pertanto il suo massimo valore quando il calore ricevuto viene neutralizzato da quello emesso. Quest'evento si ha, di solito, un paio d'ore dopo il passaggio del Sole al suo culmine. Dopo questo momento, il calore emesso dalla superficie terrestre supera quello in arrivo; inizia così il raffreddamento della superficie terrestre e, di conseguenza la temperatura dell'aria va decrescendo fino a raggiungere il valore minimo intorno all'alba.

La temperatura dell'aria in prossimità del suolo presenta quindi un andamento periodico, con un massimo e un minimo. La differenza tra la temperatura massima e quella minima, a parità di quota sul livello del mare, di uno stesso giorno viene chiamata escursione termica. Per un determinato luogo l'escursione è massima con cielo sereno, in assenza di vento e aria secca; risulta invece notevolmente ridotta in caso di presenza di nubi, particolarmente in caso di copertura totale nell'arco delle ventiquattro ore. La temperatura dell'aria presenta inoltre una variazione annuale collegata alle reciproche posizioni della Terra e del Sole.

La temperatura dell'aria varia con la quota sul livello del mare ed è determinata essenzialmente dalla temperatura del suolo. L'atmosfera si riscalda, pertanto, a partire dal basso; è facile quindi comprendere come la temperatura dell'aria debba diminuire con l'altitudine. La diminuzione della temperatura con la quota è in genere diversa da un luogo all'altro e per lo stesso luogo da un giorno all'altro. Tuttavia, si può ritenere che in media la temperatura dell'aria, in quiete, diminuisca alle nostre latitudini di circa 6 gradi ogni 1000 metri fino alla quota di 10-12 mila metri. Il fatto che a livello del mare si avverta su una spiaggia molto caldo e il corpo si surriscalda mentre se si sta sulla cima di una montagna, ben più vicino al Sole, la sensazione è diversa dipende dunque dalla temperatura dell'aria e da quella del suolo che nel caso di quota elevata sono più basse, mentre è più elevata la quantità di calore che si riceve dal Sole. La conclusione è che in montagna il rischio di eritemi solari è molto più elevato che al mare perché lo spessore di atmosfera interposto è più piccolo e l'intensità delle radiazioni aumenta con l'altitudine ed è quindi molto più forte in montagna. Ovviamente essendo le temperature ambientali differenti non si avverte il surriscaldamento corporeo che si riscontra su una spiaggia specialmente in presenza di vento. Inoltre, la presenza di superfici riflettenti (acqua, neve ecc.) aumenta molto il pericolo di eritemi.