Hava, iki veya daha fazla atomun birleşimi olan gaz moleküllerinden oluşur. Onları gözünüzle göremeseniz de moleküller sürekli bir o yana bir bu yana çok yüksek hızlarda hareket ederler. Hareket ederken birbirleriyle ve katı yüzeylerle çarpışırlar. Havanın sıcaklığı, moleküllerin ne kadar hızlı hareket ettiğinin bir ölçüsüdür. Moleküllerin sahip olduğu hareket enerjisi ne kadar fazlaysa, havada hissettiğiniz sıcaklık o kadar yüksek olur.
Hava sıcaklığı termometrelerle ölçülür. Yaygın termometreler, içinde çok ince bir tüp bulunan bir cam çubuktan oluşur. Tüp, termometrenin tabanındaki bir hazneden veya “ampulden” sağlanan bir sıvı içerir. Bazen sıvı cıva, bazen de kırmızı renkli alkoldür. Ampuldeki sıvının sıcaklığı arttıkça sıvı genişler. Sıvı genişledikçe tüpte yükselir. Tüp, Fahrenheit veya Santigrat derece cinsinden bir ölçekle işaretlenmiştir.
Hava sıcaklığını ölçerken, termometreyi gölgede tuttuğunuzdan emin olun. Güneş termometre üzerinde parlarsa, sıvıyı ısıtır. O zaman okuma, gerçek hava sıcaklığından daha yüksektir. Ayrıca termometreyi dışarı çıkardığınızda, dış hava sıcaklığına uyum sağlaması için yeterli zaman verin. Bu birkaç dakika sürebilir.