在對(duì)流層,高度每上升1公里,氣溫會(huì)平均下降攝氏6.49度.這種氣溫遞減是因?yàn)榻^熱冷卻的出現(xiàn).當(dāng)空氣上升時(shí),氣壓會(huì)下降而空氣隨之?dāng)U張.為了使空氣擴(kuò)張,需要有一定的功施予四周,故此氣溫會(huì)下降.（因熱力學(xué)第一定律）
平流層之所以與對(duì)流層相反,隨高度上升是氣溫上升,是因?yàn)槠涞撞课樟藖碜蕴柕淖贤饩€而被加熱.故之在這一層,氣溫會(huì)因高度而上升.平流層的頂部氣溫大概徘徊在270K左右,與地面氣溫差不多.平流層頂部稱為平流層頂,在此之上氣溫又會(huì)再以隨高度而下降.至于垂直氣溫分層方面,由于高溫層置上而低溫層置下,使到平流層較為穩(wěn)定.那是因?yàn)槟抢餂]有常規(guī)的對(duì)流活動(dòng)及如此相連的氣流.此層的增溫是由于臭氧層吸收了來自太陽的紫外線,它把平流層的頂部加熱.至于平流層的底部,來自頂部的傳導(dǎo)及下部對(duì)流層的對(duì)流剛好在那里抵消.所以,極地的平流層會(huì)于較低高度出現(xiàn),因?yàn)闃O地的地面氣溫相對(duì)較低.