Распределение Больцмана объясняет изменение плотности воздуха с высотой тем, что молекулы воздуха более распределены на больших высотах, что приводит к снижению плотности. 4

Это следует из барометрической формулы, которая показывает, что плотность газа уменьшается с высотой по экспоненциальному закону. 23 Величина, определяющая быстроту спада плотности, представляет собой отношение потенциальной энергии частиц к их средней кинетической энергии. 2 Чем выше температура, тем медленнее убывает плотность с высотой. 2

Также плотность воздуха уменьшается из-за снижения атмосферного давления с увеличением высоты. 4 По мере снижения давления молекулы воздуха способны больше распространяться, что приводит к снижению плотности. 4

При этом реальное распределение давления и плотности воздуха в земной атмосфере не следует барометрической формуле, так как в пределах атмосферы температура меняется с высотой и во времени. 2