A magasság és a szélesség két olyan elsődleges tényező, amelyekről ismert, hogy befolyásolják a hőmérsékletet a Föld felszínén, mert a változó magasság és szélesség a Föld légkörének egyenlőtlen felmelegedését eredményezi.
Szélességi kör a Föld felszínének az Egyenlítőtől az északi és déli pólushoz viszonyított távolságára utal (pl. Floridának van egy Alsó szélesség, mint Maine); magasság azt határozza meg, hogy egy hely milyen magasan van a tengerszint felett (gondoljuk: egy hegyi városban magas magasság).
Változás a magasságban
Minden 100 méteres emelkedésért magasság, a hőmérséklet körülbelül 1 Celsius-fokkal csökken. Nagy magasságú régiók, például hegyvidéki helyek, tapasztalatok alacsony hőmérsékletek.
A Föld felszíne elnyeli a nap hőenergiáját. Amikor a felszín felmelegszik, a hő diffundál és felmelegíti a légkört, viszont a hő egy részét átadja a felső a légkör rétegei.
Ezért a Föld felszínéhez legközelebb eső légköri rétegek (alacsony magasságú területek) jellemzően melegebbek a magasabb magasságú területek légköri rétegeihez képest.
Hőmérsékleti mező
Bár a nagyobb magasságokban jellemzően alacsonyabb hőmérséklet tapasztalható, ez nem mindig így van. A légkör egyes rétegeiben (például a troposzférában) a hőmérséklet a magasság növekedésével csökken (megjegyzés: ezt "elévülési sebességnek" nevezik).
A kimaradási idő hideg, téli éjszakákban fordul elő, amikor tiszta az ég és száraz a levegő. Ilyen éjszakákon a Föld felszínéről származó hő gyorsabban sugárzik és hűl, mint a légköri levegő. A melegebb felszíni hő ezután az alacsonyan fekvő (alacsony magasságban lévő) légköri levegőt is felmelegíti, amely aztán gyorsan felemelkedik a felső légkörbe (gondoljuk: mert a meleg levegő emelkedik és a hűvös levegő süllyed).
Következésképpen nagy magasságban elhelyezkedő helyek, mint pl hegyvidéki régiók, tapasztalja meg a magas hőmérsékletet. Általában a troposzféra átlagos eltelt sebessége 2 Celsius fok / 1000 láb.
Beesési szög
A beesési szög arra a szögre vonatkozik, amelyen a napsugár a Föld felszínére csapódik.
A beesési szög a Föld felszínén a régió szélességétől (az Egyenlítőtől való távolságtól) függ. Alacsonyabb szélességeken, amikor a nap közvetlenül a Föld felszíne felett helyezkedik el 90 fokban (mint délben néz ki), a nap sugárzása derékszögben éri a Föld felszínét. Válaszul a közvetlen sugárzás a naptól kezdve ezek a régiók magas hőmérsékletet tapasztalnak.
Amikor azonban a nap mondjuk 45 fokon van (a derékszög fele, vagy mint reggel közepén) a láthatár felett, a napsugarak csapja be a Föld felszínét, és kisebb intenzitással terjedjen el egy nagyobb felületre, így ezek a régiók alacsonyabb tapasztalatokkal rendelkeznek hőmérsékletek. Az ilyen régiók az Egyenlítőtől távolabb (vagy nagyobb szélességeken) helyezkednek el.
Ezért minél tovább megy az Egyenlítőtől, annál hűvösebbé válik. A Föld egyenlítőihez közelebb eső régiókban magasabb hőmérséklet tapasztalható, mint az északi és déli pólus közelében.
Napi variáció
A napi változás a hőmérséklet változása napról éjszakára, és gyakran függ a szélességtől és a Föld tengelyén való forgásától. Normális esetben a Föld napközben hőt kap napsugárzás útján, éjszaka pedig a földi sugárzás révén veszíti el a hőt.
Napközben a napsugárzás felmelegíti a Föld felszínét, de az intenzitás a nap hosszától függ. Néhány nap rövidebb, mint más (gondoljuk: évszakok). A hosszabb nappalokkal rendelkező régiókban (jellemzően az Egyenlítő közelében található régiók) intenzívebb hőség tapasztalható.
Télen az északi és déli póluson a nap 24 órán át a láthatár alatt van. Ezek a régiók nem tapasztalnak napsugárzást, és folyamatosan hidegek maradnak. Nyáron a pólusoknál állandó a napsugárzás, de még mindig jellemzően hideg van (melegebb, mint a tél a pólusokon, de hidegebb, mint a nyár az Egyenlítő közelében).
Tehát a napsugárzás intenzitása a Föld felszínén függ a szélességtől, a nap magasságától és az év idejétől (más néven - a magasság és az éghajlat kombinációja). A napsugárzás intenzitása a sarki télen sugárzástól a maximális kb. 400-ig terjedhet watt négyzetméterenként nyáron.