En las noches despejadas el suelo se enfría rápidamente, y a su vez enfría el aire en contacto con él, que se vuelve más frío que el que está encima. Este aire frío pesa más, no puede ascender y no se mezcla. Esta situación origina que las capas situadas encima al estar calientes presentan una situación anómala:una inversión térmica, cuanto más subimos más temperatura.
Esto suele pasar en situaciones de estabilidad atmosférica con altas presiones.
Generalmente, la inversión térmica se termina (rompe) cuando se calienta el suelo, con lo cual se restablece la circulación normal en la troposfera.
Si miramos una ciudad rodeada de montañas una mañana fría de invierno con estabilidad atmosférica, en la que la noche anterior fue despejada, vemos una capa de polución retenida encima (como una gran boina de partículas de contaminación retenidas en una nube) que se mantiene fija. Por ella detectamos que hay inversión térmica. Es el smog (mezcla de niebla y contaminación).
