Ay’ın tek ısı kaynağı Güneş’tir, dolayısıyla atmosferden yoksun olmasaydı ortalama sıcaklığı yeryüzününkiyle aynı olacaktı. En yüksek ve en düşük sıcaklıklar arasındaki fark çok yüksektir. Güneş’in hemen altındaki Ay’ın tropikal bölgesinde yüzey sıcaklığı 130° C’dir; ancak, yüzey gün batımına doğru hızla soğur ve gece yarısıyla Güneş’in doğması arasında 173° C düşer. Bu yüzden Ay’ın tropikal bölgesindeki günlük sıcaklık değişimi, 300° C’ı geçer; suyun günlük kaynama sıcaklığının çok yukarılarından sıvı havanın sıcaklığına kadar değişiklikler gösterir. Ancak bu alt ve üst sınırlar, yalnızca tropikal bölge ve uzaya açık yüzey için geçerlidir. Ay yüzeyindeki maddelerin yalıtıcı özelliklerinden ötürü, günlük sıcak ya da soğuk dalgaları, yarım metreden daha aşağısını etkilemez: Bu derinliklerde radyo spektrumu içinde kalan ısı yayılımı gün boyunca sabit kalır ve -30° C dolayında bir ortalama sıcaklığa denktir.