Die Troposphäre wird nur in geringem Maße direkt durch Sonnenstrahlen erwärmt. Der größte Teil der Sonnenenergie wird am Erdboden umgesetzt und in die Atmosphäre abgegeben, weswegen diese in Bodennähe am wärmsten ist. Da sich aufsteigende Luft ausdehnt und damit abkühlt, nimmt mit zunehmender Höhe die Lufttemperatur im Schnitt um etwa 6,5 K pro Kilometer Höhe ab (Definition der Standardatmosphäre). Dies nennt man den vertikalen atmosphärischen Temperaturgradienten.