Warme lucht stijgt omdat deze minder dicht is dan koude lucht. Dichtheid is een maatstaf voor de hoeveelheid materie die in een bepaalde ruimte is verpakt. Hoe meer materie zich in een bepaalde ruimte bevindt, hoe dichter deze is. Lucht bestaat uit kleine deeltjes die moleculen worden genoemd. Wanneer lucht wordt verwarmd, bewegen de moleculen sneller en verspreiden ze zich, waardoor ze meer ruimte in beslag nemen. Dit betekent dat de dichtheid van de lucht afneemt.

Omdat warme lucht een lagere dichtheid heeft dan koude lucht, stijgt deze op. Dit is de reden waarom heteluchtballonnen zweven. De lucht in de ballon wordt verwarmd, waardoor deze minder dicht is dan de lucht buiten de ballon. Dit verschil in dichtheid creëert een drijvende kracht die de ballon omhoog duwt.

Hetzelfde principe is van toepassing op weerpatronen. Warme lucht stijgt op van het aardoppervlak, waardoor gebieden met lage druk ontstaan. Koude lucht zakt naar beneden, waardoor gebieden met hoge druk ontstaan. De beweging van lucht van gebieden met hoge druk naar gebieden met lage druk veroorzaakt wind.