Korkeus ja leveysaste ovat kaksi ensisijaista tekijää, joiden tiedetään vaikuttavan maapallon lämpötilan vaihteluihin, koska korkeuden ja leveyden vaihtelu aiheuttaa maapallon ilmakehän epätasaista lämmitystä.
Leveysaste viittaa maapallon pinnan etäisyyteen päiväntasaajasta suhteessa pohjoiseen ja etelään napoihin (esim. Floridalla on alempi leveysaste kuin Maine); korkeus on määritelty kuinka korkealla sijainti on merenpinnan yläpuolella (ajattele: vuoristossa sijaitsevassa kaupungissa on korkea korkeus).
Vaihtelu korkeudessa
Jokaista 100 metrin nousua kohti korkeus, lämpötila laskee noin 1 celsiusasteella. Kokemus korkealla sijaitsevilla alueilla, kuten vuoristoisilla paikoilla matala lämpötiloissa.
Maan pinta absorboi lämpöenergiaa auringosta. Kun pinta lämpenee, lämpö diffundoituu ja lämmittää ilmakehää ja puolestaan siirtää osan lämmöstä ylempään ilmakehän kerroksia.
Siksi maapallon pintaa lähinnä olevat ilmakerrokset (matalalla sijaitsevat alueet) ovat tyypillisesti lämpimämpiä kuin korkeammalla sijaitsevien alueiden ilmakerrokset.
Lämpötilan kääntäminen
Vaikka korkeammissa korkeuksissa lämpötila on tyypillisesti matalampi, näin ei ole aina. Joissakin ilmakerroksissa (kuten troposfäärissä) lämpötila laskee korkeuden kasvaessa (huomautus: tähän viitataan "rappeutumisnopeudella").
Vanhenemisnopeus tapahtuu kylminä talvi-öinä, kun taivas on kirkas ja ilma on kuivaa. Tällaisina öinä maapallon lämpö säteilee ja jäähtyy nopeammin kuin ilmakehän ilma. Lämmin pintalämpö lämmittää sitten myös matalalla (matalalla) sijaitsevan ilmakehän ilman, joka sitten nousee nopeasti ilmakehän yläosaan (ajattele: koska lämmin ilma nousee ja viileä ilma uppoaa).
Näin ollen korkealla sijaitsevat paikat, kuten vuoristoisilla alueilla, kokea korkeita lämpötiloja. Yleensä troposfäärin keskimääräinen viivästymisnopeus on 2 astetta / 1000 jalkaa.
Tulokulma
Tulokulma viittaa kulmaan, jossa auringon säteet osuvat Maan pintaan.
Maan pinnan tulokulma riippuu alueen leveysasteesta (etäisyys päiväntasaajassa). Alemmilla leveysasteilla, kun aurinko on suoraan maapallon yläpuolella 90 astetta (kuten se näyttää keskipäivällä), auringon säteily osuu maapallon pintaan suorassa kulmassa. Vastauksena suoraan säteily auringolta, näillä alueilla on korkea lämpötila.
Kuitenkin, kun aurinko on esimerkiksi 45 astetta (puoli suoraa kulmaa tai kuten aamun puolivälissä) horisontin yläpuolella, auringon säteet iske Maan pintaa ja levitä suuremmalle pinta-alalle vähemmän voimakkaasti, jolloin nämä alueet kokevat matalamman lämpötiloissa. Tällaiset alueet sijaitsevat kauempana päiväntasaajasta (tai suuremmilla leveysasteilla).
Siksi mitä pidemmälle siirryt päiväntasaajalta, sitä viileämmäksi se muuttuu. Maan päiväntasaajalle lähempänä olevat alueet kokevat korkeammat lämpötilat kuin pohjoisen ja etelänavan lähellä olevat alueet.
Päivittäinen vaihtelu
Päivittäinen vaihtelu on lämpötilan muutos päivästä yöhön ja riippuu usein leveydestä ja maapallon pyörimisestä akselillaan. Normaalisti maa vastaanottaa lämpöä päivällä aurinkosäteilyn kautta ja menettää lämpöä maanpäällisen säteilyn kautta yöllä.
Päivän aikana auringon säteily lämmittää Maan pintaa, mutta voimakkuus riippuu päivän pituudesta. Jotkut päivät ovat lyhyempiä kuin toiset (ajattele: vuodenajat). Alueet, joilla on pidempi päivä (tyypillisesti päiväntasaajan lähellä), kokevat voimakkaampaa lämpöä.
Talvella pohjois- ja etelänavalla aurinko on horisontin alapuolella 24 tuntia. Näillä alueilla ei ole auringon säteilyä ja ne pysyvät jatkuvasti kylminä. Kesällä pylväillä on jatkuvasti aurinkosäteilyä, mutta se on silti tyypillisesti kylmää (pylväillä talvea lämpimämpää, mutta päiväntasaajan lähellä kesää kylmempi).
Joten aurinkosäteilyn voimakkuus maan pinnalla riippuu leveysasteesta, auringon korkeudesta ja vuodenajasta (alias - korkeuden ja ilmaston yhdistelmä). Aurinkosäteilyn voimakkuus voi vaihdella polaarisen talven aikana tapahtuvasta säteilystä korkeintaan noin 400 säteilyyn wattia neliömetriltä kesällä.