Không khí nóng bốc lên và không khí lạnh giảm xuống do các phân tử không khí lạnh tập trung dày đặc lại với nhau, làm cho chúng nặng hơn và các phân tử không khí nóng có nhiều không gian hơn giữa chúng, khiến chúng đủ ấm để tăng lên. Đó là để lý do này mà các khinh khí cầu chuyển động lên trên. Ngoài nhiệt độ ảnh hưởng đến mật độ không khí, độ ẩm cũng đóng một vai trò quan trọng.
Khi không khí nóng lên, nó sẽ hấp thụ năng lượng từ nhiệt. Năng lượng này buộc các phân tử tách rời nhau, làm cho chúng trở nên ít đặc hơn. Khi không khí lạnh nặng hơn chìm xuống mặt đất, nó sẽ đẩy không khí nóng lên trên. Không khí nóng bắt đầu bốc lên cho đến khi nó đến một khu vực có mật độ phù hợp với nó. Áp suất của trái đất cũng đóng một vai trò trong việc đẩy nó lên trên.
Có thể quan sát nguyên tắc này khi khinh khí cầu bay lên. Khi không khí nóng lấp đầy quả bóng bay, nó trở nên nhẹ hơn không khí trong môi trường xung quanh nó. Khi không khí được làm mát, nó lại chìm xuống đất.
Khi môi trường xung quanh ẩm không khí nhẹ hơn khi khô. Điều này là do nước thay thế nitơ và oxy, cả hai đều nặng. Như vậy, loại không khí nặng nhất là lạnh và khô. Khi không khí nóng và ẩm tăng lên, cuối cùng nó sẽ nguội đi và tạo thành một đám mây. Do không khí nặng hạt nên trời bắt đầu rơi xuống dưới dạng mưa.
