Lo strato dell'atmosfera in cui si svolgono i fenomeni meteorologici (venti e precipitazioni) e climatici e che influenza piu' direttamente la vita sulla Terra e' la troposfera.



La temperatura dell'aria nella troposfera diminuisce all'aumentare della distanza dal suolo: infatti, la Terra riceve una quantita' di onde "corte" provenienti dal Sole, le assorbe, si riscalda ed emette a sua volta radiazioni a lunghezza d'onda maggiore, che vengono indicate come onde "lunghe" e sono note anche col nome di raggi infrarossi (IR).
Il vapore acqueo e soprattutto il diossido di carbonio contenuti nell'atmosfera assorbono e rimandano solo in parte verso lo spazio tali onde lunghe, che in gran parte vengono invece riflesse verso la superficie terrestre: cosi', essi svolgono un ruolo decisivo nel mantenere in prossimita' del suolo una temperatura mite, sufficiente per l'esistenza degli organismi viventi.
Questo fenomeno e' il cosiddetto effetto serra.



Oltre all'altitudine, molti altri fattori influenzano la temperatura dell'aria nella troposfera, quali la latitudine, la posizione delle terre e dei mari, il tipo di terreno e la vegetazione.
La temperatura media diminuisce all'aumentare della latitudine, poiche' con essa diminuisce l'inclinazione dei raggi solari sulla superficie terrestre.
La temperatura delle zone costiere e' piu' fresca in estate e piu' mite in inverno rispetto a quella di regioni dell'entroterra e cio' dipende dal fatto che l'acqua ha una capacita' termica maggiore della terraferma, cioe' richiede una maggiore quantita' di calore per manifestare lo stesso aumento di temperatura: quindi, durante l'estate, la temperatura dell'acqua cresce meno rapidamente di quella della terraferma e cio' contribuisce a rendere la temperatura piu' fresca; viceversa, in inverno, il raffreddamento dell'acqua avviene meno rapidamente, contribuendo a mantenere la temperatura piu' mite rispetto all'entroterra.
In base alla sua composizione chimica, il suolo puo' riflettere una diversa quantita' della radiazione solare ricevuta e dunque influenzare la temperatura a livello locale: si chiama albedo la capacita' della superficie terrestre di riflettere la luce solare e viene espressa dalla percentuale di luce riflessa sul totale della luce ricevuta. I valori piu' alti di albedo si hanno per la neve fresca (80-90%), mentre per i suoli coltivati il valore scende a 15-20%.
La temperatura diminuisce in presenza di vegetazione, perche' essa influisce sul valore dell'albedo, ma anche perche' aumenta il contenuto di vapore acqueo nell'atmosfera a causa della traspirazione.



Lo strumento per la misura della temperatura atmosferica utilizzato nelle stazioni meteorologiche e' il termometro a mercurio.
L'unita' di misura della temperatura in meteorologia (la scienza che studia il tempo atmosferico) e' il grado centigrado, o Celsius (simbolo °C).
Il termometro deve essere collocato in modo tale che non venga influenzato da altro calore che non sia quello direttamente fornitogli dall'aria e per tale motivo lo si pone a un'altezza di circa due metri dal suolo; le stazioni meteorologiche sono anche dotate di termometri di massima e di minima (che permettono di leggere, in qualsiasi momento della giornata, le temperature minima e massima registrate) e di termografi, strumenti che registrano su un diagramma le temperature misurate in momenti diversi.
Di particolare interesse per i meteorologi sono le temperature minima e massima diurne, che si registrano rispettivamente all'alba e verso le ore 15, le temperature medie (diurna, mensile e annua), l'escursione termica, cioe' la differenza tra la temperatura minima e massima registrate nell'arco di una giornata, di un mese o di un anno (escursione termica diurna, mensile e annuale).
E' possibile rappresentare su una carta geografica la distribuzione della temperatura (giornaliera, mensile o annuale) mediante le isoterme, linee immaginarie che uniscono tutti i punti aventi uguale temperatura media, riferita a livello del mare, in un certo intervallo di tempo (giorno, mese o anno).

Ci sono ben 147 °C di differenza tra la temperatura piu' alta e la temperatura piu' bassa mai registrate sulla Terra.
La temperatura di superficie piu' calda (+57,8 °C) e' stata registrata il 13 settembre 1922 ad Al'Aziziyah, una citta' della Libia di 300.000 abitanti che si trova 55 km a sud-ovest di Tripoli.
La temperatura di superficie piu' fredda (-89,2 °C) invece e' stata registrata il 21 luglio 1983 a Vostok, una base permanente russa che si trova nel cuore dell'Antartide.

In Italia, il record di temperatura piu' alta si e' registrato a Catenanuova, in provincia di Enna, il 10 agosto 1999: il termometro ha toccato i 48.5 °C.
La temperatura piu' bassa invece e' stata registrata in Trentino, nella Busa Fradusta, nel gruppo delle Pale di San Martino, ad una quota di 2.607 metri, il 27 dicembre 2010: -48,3 °C.