從內部原因看：沙漠晝夜温差大是沙漠熱效應決定的，也就是説因為沙漠吸熱升温快，散熱降温也快造成的晝夜温差大。就沙漠主要成分是各種砂石，幾乎沒有水分。沙漠晝夜温差大的原因就在於砂石的物理性質比熱容。比熱容在物理學上的解釋為單位質量物質的熱容量，即單位質量物體改變單位温度時吸收的熱量。
砂石的比熱容為0.92×10^3J/(kg·℃)，即1千克砂石升高1℃所需要的熱量為0.92×10(右上3)焦。水的比熱容為4.2×10^3(kg·℃)，即1千克水升高1℃需要4.2×10^3焦。砂石比熱容遠小於水，吸收同樣的熱量，砂石升温更多。
白天，太陽輻射使地表升温，沙漠比熱容小，升温更快。夜間，地表開始向大氣及太空輻射能量，沙漠降温速度也快。這就造成沙漠地區日較差相比其他地區更大。
從外部原因看：沙漠地區相對乾旱，沒有充足的水汽輸送條件，從而降水很少。雲和雨大多相伴而生，沙漠地區水汽含量較少，即使有上升運動也很難形成雲，更不用説降水了。白天地表在吸收太陽短波輻射的同時，也會向外發射長波輻射。若當地有云，雲會部分阻擋太陽輻射入射，使當地白天地表温度上升減緩。地表發射的長波輻射也會加熱雲層。若地表温度高於雲的温度，雲會不斷吸收地表的輻射並增温。
到了夜間，沒有了太陽輻射，地表不斷降温，雲層起到保温層的作用。雲層向外發射長波輻射能加熱地表，這種雲層向地表發射的輻射被稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射可以減緩地表温度的下降，這樣就使得氣温日較差減小。而沙漠地區大多為晴天，很少出現多雲或陰天，沒有云在白天減緩地表升温，在夜間提供大氣逆輻射來減緩地表降温，因而沙漠地區白天地表温度較其它地區更高，夜間地表温度較其它地區更低。
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