Земля днем нагрівається, а вночі поступово віддає отримане за день тепло. Повітря ще не прогрілося від земної поверхні, оскільки сама вона ще не прогрілася від сонячного променя.
Повітря прозоре, воно пропускає через себе сонячне проміння і не нагрівається. Луч вдаряється об непрозору земну поверхню і нагріває її, а вже від земної поверхні нагрівається повітря. В результаті цього саме до ранку температура землі мінімальна. Звідси і ранкові заморозки, тумани.
Температура протягом дня визначається добовим ходом балансу тепла на поверхні землі.
Добова амплітуда, тобто різниця найвищої й найнижчої температур, залежить від багатьох чинників: широти, положення місцевості відносно моря - або представляє дана область сушу, віддалену від моря, або ж близько лежачих до моря місцевість, наприклад, острів. На островах завдяки пом'якшувальному впливу моря амплітуда незначна, ще менш вона на морях, океанах. У глибині материків вона набагато більше, причому величина амплітуди зростає від берегів всередину континенту. У той же час амплітуда залежить і від пори року. влітку вона більше, взимку менше; різниця пояснюється тим, що влітку сонце стоїть вище, ніж взимку, та й тривалість літнього дня набагато більше зимового.
На добову амплітуду впливає хмарність: вона стримує різницю температур дня і ночі, затримуючи тепло, що випускає земля вночі, і в той же час, стримуючи дію сонячного променя.
Найзначніша добова амплітуда спостерігається в пустелях і на високому плоскогір'ї. Гірські породи пустель, абсолютно позбавлені рослинності, сильно розжарюються протягом дня і швидко випромінюють за ніч всю отриману днем теплоту. У Сахарі добова амплітуда повітря спостерігалася в 20-25 ° С і більше. Бували випадки, коли після високої денної температури вночі навіть замерзала вода, і температура падала на поверхні землі нижче 0 ° С, а в північних частинах Сахари навіть до - 6, - 8 ° С, піднімаючись днем набагато вище + 30 ° С.
Набагато менше добова амплітуда в місцевостях, покритих багатою рослинністю. Тут частина тепла, отриманого за день, витрачається на випаровування рослинами вологи, і, крім того, рослинний покрив захищає землю від безпосереднього нагрівання, затримуючи в той же час випромінювання вночі.
На високому плоскогір'ї, де повітря значно розріджене, вночі баланс тепла різко негативний, а вдень різко позитивний, тому добова амплітуда тут іноді більше, ніж в пустелях. Наприклад, Пржевальського під час своєї подорожі в Центральній Азії спостерігав на Тибеті добове коливання температури повітря, навіть до 30 ° С, а на високому плоскогір'ї південній частині Північної Америки (в Колорадо і Арізоні) добові коливання, як показали спостереження, досягали 40 ° С.
Незначні коливання добової температури спостерігаються в полярних країнах; наприклад, на Новій Землі амплітуда не перевищує в середньому 1-2 ° С навіть влітку. На полюсах і взагалі в високих, широтах, де сонце зовсім не показується протягом доби або місяців, в цей час немає добових коливань температур. Можна сказати, що добовий хід температури зливається на полюсах з річним, і зима представляє ніч, а літо - день.
Найнижча температура перед сходом Сонця, а найвища через 2-3 години після полудня. Чому не в полудень? Адже Сонце буває найвищим над горизонтом і найсильніший нагріває земну поверхню саме опівдні. Повітря ще не прогрілося від земної поверхні.
Повітря нагрівається в основному від земної поверхні, над якою він знаходиться.
На передачу тепла від нагрітої поверхні повітрю потрібен час. Нагріваючись, повітря розширюється і піднімається. На його місце приходить менш тепле повітря і теж нагрівається, тому тепло поширюється на ще більшу висоту.
Після полудня, незважаючи на те що Сонце починає опускатися до горизонту, повітря продовжує отримувати тепло ще протягом двох годин від добре нагрітої поверхні.
Потім починається поступове охолодження поверхні і відповідно зниження температури повітря.
Вночі, коли сонячне тепло не надходить, повітря від земної поверхні охолоджується.
Правильний добовий хід температури повітря іноді порушується: може похолодати днем або потеплішати до вечора. Також несподівані зміни викликані переміщенням повітря. Наприклад, влітку вторгнення холодних мас повітря з Північного Льодовитого океану викликає похолодання, а взимку - вторгнення теплого повітря з Атлантичного океану - потепління.