La radiazione proveniente dal sole è assorbita in scarsa misura dall'atmosfera. L'aria non si riscalda per questa via in maniera apprezzabile; la temperatura degli strati atmosferici dipende essenzialmente dal calore ceduto dalla superficie terrestre (irraggiamento termico).

Il suolo è quindi l'elemento principale attraverso il quale l'energia emessa dal sole riscalda l'aria. Aumentando l'altezza del sole sull'orizzonte si ha un aumento dell'intensità della radiazione incidente al suolo; aumenta cioè il riscaldamento della superficie investita e di conseguenza aumenta anche il calore emesso dalla superficie stessa riscaldata.

Finche il calore ricevuto supera quello emesso, la temperatura del suolo e quindi dell'aria è in continuo aumento; allorquando il calore emesso supera quello ricevuto, la temperatura dell'aria va decrescendo.

La temperatura dell'aria in prossimità del suolo presenta quindi un minimo, intorno all'alba, ed un massimo due o tre ore dopo il passaggio del sole al meridiano.

La differenza tra la temperatura massima e la temperatura minima si chiama "escursione termica diurna".

L'ampiezza dell'escursione è notevolmente ridotta in caso di presenza di nubi, particolarmente in presenza di una copertura totale. Le linee che congiungono, sulle carte meteorologiche località con la medesima temperatura sono chiamate ISOTERME.