Heiße Luft steigt auf und kalte Luft fällt, weil Kaltluftmoleküle dicht zusammengepackt sind, wodurch sie schwerer werden und Heißluftmoleküle mehr Platz zwischen sich haben, wodurch sie warm genug sind, um aufzusteigen. Es ist für Aus diesem Grund bewegen sich Heißluftballons nach oben. Neben der Temperatur, die die Luftdichte beeinflusst, spielt auch die Luftfeuchtigkeit eine Rolle.
Wenn sich Luft erwärmt, nimmt sie Energie aus der Wärme auf. Diese Energie zwingt die Moleküle auseinander, wodurch sie weniger dicht werden. Wenn schwerere kalte Luft zu Boden sinkt, drückt sie heiße Luft nach oben. Heiße Luft beginnt aufzusteigen, bis sie einen Bereich erreicht, in dem die Dichte ihrer eigenen entspricht. Auch der Erddruck spielt eine Rolle, wenn es darum geht, ihn nach oben zu zwingen.
Dieses Prinzip kann man beim Aufsteigen eines Heißluftballons beobachten. Wenn der Ballon mit heißer Luft gefüllt wird, wird er leichter als die Luft in seiner Umgebung. Wenn die Luft abgekühlt ist, sinkt sie wieder zu Boden.
In einer feuchten Umgebung ist die Luft leichter als in trockener Umgebung. Dies liegt daran, dass Wasser Stickstoff und Sauerstoff verdrängt, die beide schwer sind. Daher ist die schwerste Luft kalt und trocken. Wenn heiße und feuchte Luft aufsteigt, kühlt sie schließlich ab, um eine Wolke zu bilden. Da diese Luft schwer ist, beginnt sie in Form von Regen zu fallen.
