山顶的地面面积小，可以看成于同一水平面上的大气成分相同的介质，因而其直接热源并不是太阳辐射，而是来自于其附近广阔低地的地面辐射，山顶风大，空气交换充分，气温不会持续增高，白天低于谷地地区；晚上由于没有太阳辐射，山顶大气吸收地面辐射而保温，而地面则放出地面辐射而降温，所以夜晚山顶的气温高于谷地。

根据热力环流原理，夜晚冷空气沿山坡下沉至山谷，周围暖空气补充山顶，使山顶的气温得以保持，而谷地持续降温，所以山谷的昼夜温差大于山顶。