Основным фактором физического выветривания являются резкие колебания температуры, вызывающие неравномерное изменение объема горных пород и слагающих их минералов. Эта неравномерность приводит к растрескиванию пород и к распадению их на глыбы, которые в свою очередь подвергаются дальнейшему измельчению. Интенсивность и результаты проявления выветривания в разных районах определяются главным образом климатическими условиями, составом, структурой и цветом пород, определяющими их механические свойства, характером их первичной трещиноватости * и длительностью выветривания, которое, естественно, распадается на последовательные стадии.
* Т. е. трещинами, не связанными с выветриванием (главным образом - это трещины отдельности и тектоническая трещиноватость).
Чем континентальнее климат, т. е. чем резче колебания температуры, тем интенсивнее проявляется физическое выветривание; наоборот, в условиях равномерно теплого и влажного климата механическое разрушение пород происходит крайне замедленно. В полярных странах, пустынях и высокогорных областях горные породы, обычно лишенные значительного растительного покрова, сглаживающего колебания температуры, очень сильно нагреваются и расширяются днем, охлаждаются и сжимаются ночью. Возникающие при этом внутренние напряжения ослабляют силу сцепления между минеральными зернами и приводят к дроблению пород. Этому значительно способствует анизотропия и неодинаковое термическое расширение главнейших породообразующих минералов. Например, коэффициент линейного расширения кварца в одном направлении в два раза больше, чем в другом, а коэффициент его объемного расширения в два раза больше, чем у ортоклаза и т. п.
При этом хрупкие породы разрушаются легко, а вязкие (например, диабазы, состоящие из удлиненных беспорядочно разбросанных минералов) растрескиваются и распадаются с трудом и сложенные ими дайки и массивы обычно выделяются в рельефе в виде гребней и разного рода возвышенностей. Темноокрашенные породы на солнце нагреваются сильнее и быстрее, чем светлоокрашенные, а охлаждаются и те и другие примерно одинаково. Естественно, первые при прочих равных условиях разрушаются быстрее. Кроме того, у всех пород поверхность нагревается сильнее и быстрее, чем глубокие участки. Возникающие при этом напряжения приводят к образованию трещин.
Разрушение пород значительно облегчается присутствием в них первичных по отношению к выветриванию трещин, расширению которых способствует замерзание легко заполняющей их воды, осмотическое давление корней растений и пр. Порода распадается на отдельные глыбы прежде всего по трещинам отдельности, а затем уже эти глыбы подвергаются дальнейшему разрушению. Возникающие в них при физическом выветривании трещины обычно ориентированы в разных направлениях. Со временем они удлиняются и расширяются, а ограничиваемые ими части породы отделяются от нее в виде обломков, размеры которых весьма различны в зависимости от местных условий.
Вообще говоря, чем мельче и однороднее обломки горных пород, тем они устойчивее по отношению к физическому выветриванию, которое по мере измельчения материала замедляется и, наконец, практически прекращается. Начинаясь на поверхности пород, оно постепенно проникает вглубь и тем больше, чем быстрее удаляются рыхлые продукты выветривания с невыветрелых участков. С крутых склонов возвышенностей обломочный материал смывается и сползает по мере образования, физическое выветривание происходит почти непрерывно, и коренные породы разрушаются при благоприятных условиях очень быстро. Наоборот, в районах с плоским рельефом накапливается мощный чехол продуктов выветривания, защищающий коренные породы от разрушения, пределом распространения которого в основном является пояс постоянных температур (глубина 20—30 м).