Hava, iki veya daha fazla atomun birleşimi olan gaz moleküllerinden oluşur. Onları gözlerinizle göremeseniz de moleküller sürekli olarak bu yönde ve çok yüksek hızlarda hareket ederler. Hareket ettikçe birbirleriyle ve katı yüzeylerle çarpışırlar. Havanın sıcaklığı, moleküllerin ne kadar hızlı hareket ettiğinin bir ölçüsüdür. Moleküllerin hareket enerjisi ne kadar fazlaysa, havada hissettiğiniz sıcaklık o kadar yüksek olur.
Hava sıcaklığı termometrelerle ölçülür. Genel termometreler, içinde çok ince bir tüp bulunan bir cam çubuktan oluşur. Tüp, termometrenin tabanındaki bir rezervuardan veya “ampul” den sağlanan bir sıvı içerir. Sıvı bazen cıva, bazen kırmızı renkli alkoldür. Haznedeki sıvının sıcaklığı yükseldikçe sıvı genleşir. Sıvı genişledikçe tüp içinde yükselir. Tüp, Fahrenhayt derece veya Santigrat derece cinsinden bir ölçekle işaretlenmiştir.
Hava sıcaklığını ölçerken, termometrenin gölgede olduğundan emin olun. Güneş termometre üzerinde parlarsa sıvıyı ısıtır. O zaman okuma gerçek hava sıcaklığından daha yüksektir. Ayrıca, termometreyi dışarı çıkardığınızda, dış hava sıcaklığına ayarlanması için yeterli zaman verin. Bu birkaç dakika sürebilir.