Почему теплый воздух поднимается над холодным?

В неподвижном воздухе давление на постоянной высоте во всех точках одинаково. Если в каком-то месте воздух нагревается, его давление возрастает и он расширяется, пока за счет снижения плотности давление не выравняется. Но тогда оказывается, что вес воздушного столба в месте нагрева меньше, чем по соседству. Тяжелый холодный воздух начинает подтекать под нагретый, выдавливая его вверх.

По сути, этот эффект — проявление той же силы Архимеда, за счет которой дерево всплывает в воде. Если нагрев воздуха продолжится, например от горячей поверхности земли, возникнет устойчивый восходящий поток.