Ánh sang Mặt Trời khi chiếu xuống mặt đất phải đi qua lớp khí quyển. Không khí chỉ hấp thu được một lượng nhiệt rất nhỏ, không đáng kể. Chỉ sau khi mặt đất hấp thu phần lớn lượng nhiệt của ánh sáng Mặt Trời thì không khí mới nóng lên nhờ lượng nhiệt từ mặt đất phát tán ra, gọi là bức xạ mặt đất (bức xạ sóng dài). Như vậy, là không khí nóng lên không phải do trực tiếp thu nhận nhiệt từ ánh sáng Mặt Trời (bức xạ sóng ngắn) mà gián tiếp qua bức xạ mặt đất.
Nếu mặt đất có tích được một lượng nhiệt lớn của Mặt Trời thì nó mới nóng lên và sau đó mới có khả năng bức xạ một lượng nhiệt lớn ra không trung.
Trong một ngày, Mặt Trời cao nhất vào lúc giữa trưa. Góc chiếu trên mặt đất lớn nhất. Lúc đó mặt đất cũng hấp thu được một lượng nhiệt lớn nhất.
Nhưng nhiệt độ không khí chưa cao nhất, vì mặt đất phải tích được một lượng nhiệt lớn nhất thì sau đó mới có lượng nhiệt bức xạ cao nhất. Vì vậy, phải vào khoảng từ 13 giờ trở đi thì nhiệt độ không khí mới đạt đến mức cao nhất. Ban đêm, mặt đất chỉ có tác dụng phóng nhiệt mà không thu nhiệt.
Đến gần sang thì lượng nhiệt của mặt đất tích được còn ít nhất. Lúc đó cũng là lúc nhiệt độ không khí trong ngày thấp nhất.
Chính vì lí do đó, mà trong một ngày nhiệt độ không khí cao nhất không phải là lúc giữa trưa, mà là vào khoảng từ 13 đến 15 giờ. Lúc nhiệt độ không khí thấp nhất cũng không phải là lúc giữa đêm, mà là vào lúc gần sáng.
Cũng giống như vậy, trong một năm nhiệt độ không khí thay đổi tuỳ theo lượng nhiệt của mặt đất tích luỹ được nhiều hay ít. Sau ngày hạ chí, ở nửa cầu Bắc mặt đất sau khi tích luỹ được nhiều nhiệt, mới có bức xạ lớn, làm cho nhiệt độ không khí tăng cao. Thời kì nóng nhất trong năm như vậy phải vào vài tuần sau ngày hạ chí. Thông thường trên lục địa, tháng nóng nhất trong năm là tháng 7. Tháng lạnh nhất là tháng 1.
Trên đại dương sự hấp nhiệt và phóng nhiệt so với lục địa ôn hoà hơn, nên thời gian có sự thay đổi nhiệt độ cũng dài hơn.
Nhiệt độ không khí trong ngày thu phân cao hơn trong ngày xuân phân cũng là kết quả của bứcxạ nhiệt của mặt đất chậm hơn so với bức xạ nhiệt của Mặt Trời.
Tuy nhiên, sự thay đổi nhiệt độ không khí nói trên nhiều hay ít, còn phụ thuộc vào nhiều nhân tố ở địa phương như: vĩ độ, sự phân bố lục địa – biển, địa hình và các hiện tượng thời tiết ở các nơi khác nhau…
Không phải bao giờ cũng như vậy. Hiên nay, trong khi chuyển động quanh Mặt Trời, đầu Bắc của trục Trái Đất luôn luôn hướng về phía sao Bắc Cực. Đó là sự chuyển động tịnh tiến. Tuy nhiên, hướng của trục Trái Đất không phải hoàn toàn không có sự dịch chuyển.
Trái đất trong khi chuyển động cũng tương tự như một con quay, vừa quay vừa lắc lư trên trục làm cho hướng của trục không cố định trong không gian, mà vẽ thành một vòng tròn. Mỗi năm, trục dịch chuyển sai với hướng cũ khoảng 50’’ trên vòng tròn (bằng 1/26000 vòng tròn). Vậy trong 26000 năm (chính xác là: 25765 năm), hướng của trục sẽ chao đảo, dịch chuyển trọn một vòng.
Như vậy thì sao Bắc Cực không phải là ngôi sao vĩnh viễn nằm trên đường thẳng kéo dài của đầu Bắc trục Trái Đất. Theo dự tính thì đến năm 10000 trục trái đất sẽ hướng thẳng vào ngôi sao Anpha của chòm Thiên Nga và đến năm 13600 sẽ hướng thẳng vào sao Vêga của chòm sao Thiên Cầm v.v..
