Тропосфера и стратосфера особенно резко отличаются друг от друга в
тепловом отношении. В тропосфере температура воздуха уменьшается с
высотой в среднем приблизительно на 6° С при подъеме на каждый километр.
В восходящих потоках температура воздуха понижается вследствие его
расширения, в нисходящих, наоборот, наблюдается нагревание воздуха
вследствие сжатия.
Стратосфера в своей нижней части, простирающейся до высоты примерно 30 километров, имеет почти постоянную температуру, равную в среднем —56° С. Однако, начиная с высоты около 30 километров, температура в стратосфере постепенно повышается и на высоте 55 километров несколько превышает +100° С. Такое повышение температуры объясняется, по-видимому, тем, что на указанных высотах кислород задерживает большую часть лучей Солнца. На высоте 80 километров температура опять уменьшается примерно до —30° С, а затем вновь начинает возрастать. По некоторым наблюдениям, требующим, впрочем, проверки, температура на высоте 200 километров составляет около +400° С, а на высоте 300 километров она достигает +800° С и продолжает возрастать с высотой. Впрочем, в самых верхних слоях атмосферы зарегистрированы суточные колебания температуры порядка нескольких сот градусов.