O ar quente sobe porque é menos denso que o ar frio. A densidade é uma medida de quanta matéria está compactada em um determinado espaço. Quanto mais matéria existe num determinado espaço, mais denso ele é. O ar é composto de minúsculas partículas chamadas moléculas. Quando o ar é aquecido, as moléculas se movem mais rapidamente e se espalham, ocupando mais espaço. Isso significa que a densidade do ar diminui.

Como o ar quente é menos denso que o ar frio, ele sobe. É por isso que os balões de ar quente flutuam. O ar dentro do balão é aquecido, o que o torna menos denso que o ar fora do balão. Essa diferença de densidade cria uma força de empuxo que empurra o balão para cima.

O mesmo princípio se aplica aos padrões climáticos. O ar quente sobe da superfície da Terra, criando áreas de baixa pressão. O ar frio desce, criando áreas de alta pressão. O movimento do ar de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão cria vento.