La surface du sol est un point de départ commun, d'où la température va en augmentant graduellement des couches superficielles aux couches profondes de la terre, et en diminuant graduellement des couches inférieures aux couches supérieures de l'atmosphère. Cependant l'augmentation de l'une et la diminution de l'autre ne se prononcent qu'à partir d'un certain niveau : pour la terre ce niveau est à 25 mètres en moyenne de profondeur, et pour l'atmosphère M. Prestel a démontré que la température va en augmentant de bas en haut jusqu'à neuf mètres au moins ; M. Glaisher a constaté, dans la nuit du 2 octobre 1867, un accroissement continu de chaleur jusqu'à la hauteur de 300 mètres; en d'autres ascensions, on n'a vu aucune diminution de température jusqu'à 700 mètres. Ces résultats différents prouvent que les nombreux phénomènes météorologiques, dont l'atmosphère est le théâtre, peuvent d'un jour à l'autre modifier la température régulière de la zone des courants : c'est ainsi que l'on voit dans la mer les ondes s'échauffer pendant les agitations successives d'une violente tempête. Cependant on admet que, d'une manière générale, la température diminue de 1 degré par chaque couche de 180 mètres de hauteur, jusqu'aux nues les plus élevées; et l'on croit qu'au delà la couche qui répond à 1 degré d'abaissement de température devient de plus en plus large. Enfin l'on estime à 60 degrés de froid la température des espaces interplanétaires en dehors de toutes les limites atmosphériques.
Dans les montagnes des Alpes, où des observations ont été faites à ce sujet, la température de zéro degré ou de glace fondante est à environ 2,200 mètres de hauteur. 