Nhiều người tưởng lên cao gần Mặt Trời hơn thì phải ấm hơn, nhưng khoảng cách đó thực ra không đáng kể gì so với 150 triệu km giữa Trái Đất và Mặt Trời, dù bạn có leo lên đỉnh núi cao nhất thế giới. Thứ thực sự sưởi ấm không khí quanh ta không phải là ánh nắng trực tiếp mà là nhiệt toả ra từ chính mặt đất sau khi nó hấp thụ nắng. Không khí gần mặt đất được sưởi ấm hiệu quả nhờ tiếp xúc trực tiếp với lớp đất đá đang toả nhiệt đó, còn càng lên cao, không khí càng ở xa nguồn nhiệt này nên càng lạnh.

Nguyên nhân cốt lõi nằm ở cách không khí được làm nóng và ở mật độ không khí giảm dần theo độ cao. Không khí gần như trong suốt với ánh sáng Mặt Trời, nghĩa là nó hấp thụ trực tiếp rất ít năng lượng khi ánh nắng xuyên qua; phần lớn năng lượng ấy phải chạm tới mặt đất, biến thành nhiệt rồi mới truyền ngược lên không khí phía trên qua tiếp xúc và đối lưu. Càng lên cao, không khí càng loãng, ít phân tử hơn nên giữ nhiệt kém hơn, đồng thời khoảng cách tới mặt đất đang toả nhiệt cũng xa hơn. Trung bình, cứ lên cao thêm 1000 mét, nhiệt độ không khí giảm khoảng 6 đến 6,5 độ C, đó là lý do đỉnh núi dù ở vùng nhiệt đới vẫn có thể phủ tuyết quanh năm.

Đỉnh Phan Xi Păng ở Việt Nam, cao hơn 3100 mét, có nhiệt độ trung bình thấp hơn hẳn thành phố Sa Pa ở chân núi, thậm chí có thể xuống dưới 0 độ C vào mùa đông trong khi vùng đồng bằng gần đó vẫn ấm áp. Hành khách đi máy bay cũng dễ nhận ra điều này khi phi công thông báo nhiệt độ ngoài trời ở độ cao 10.000 mét có thể xuống tới âm 50 độ C, dù máy bay đang bay giữa trưa nắng gắt và gần Mặt Trời hơn mặt đất hàng chục ki-lô-mét. Đỉnh núi Kilimanjaro ở châu Phi, dù nằm ngay gần đường xích đạo nóng bức, vẫn có băng tuyết vĩnh cửu trên đỉnh vì độ cao hơn 5800 mét.

Rất nhiều người tin rằng lên cao gần Mặt Trời hơn thì phải nóng hơn, giống như đứng gần bếp lửa thì ấm hơn đứng xa, nhưng phép so sánh này sai vì khoảng cách chênh lệch khi leo núi là quá nhỏ so với khoảng cách tới Mặt Trời để tạo ra khác biệt đáng kể. Cái quyết định nhiệt độ không khí là cách nó được sưởi ấm gián tiếp qua mặt đất, chứ không phải khoảng cách trực tiếp tới nguồn sáng. Hiểu đúng điều này cũng giải thích vì sao phi hành gia ngoài không gian, dù ở gần Mặt Trời hơn rất nhiều so với ta, vẫn có thể trải qua cái lạnh khủng khiếp ở phía bóng râm của tàu vũ trụ.