物体或系统内各点间的温度差存在是产生热传导的必要条件。由热传导方式引起的传热速率（称为导热速率）决定于物体内温度的分布情况。
地球内部蕴藏着巨大的地热能，通过火山爆发、温泉、喷泉及岩石的热传导等方式源源不断地向地表传达。地球内部的热能，不论是通过地下热水的循环对流或地幔对流（火山爆发、岩浆侵入），还是通过岩石的热传导，一般都要在特定的地质构造及水文地质条件下，才能在地壳浅部富集和储存起来，形成地热异常和有开发价值的地热田。相对于地球内热而言，大地热流和地温梯度是必须要了解的概念。
大地热流：是指单位时间内流经单位面积地球表面的热能量。一般用来表示地球内部热能向地球表面散失的情况，通过岩石的热传导作用散热是地球表面散热的主要方式。
地温梯度，又称地热增温率，是指地球不受大气温度影响的地层的温度随深度增加的增长率，单位是℃/100m。近地表处的地热梯度因地而异，其大小与所在地区的大地热流量成正比，与热流所经岩体的热导率成反比。
从上面的有关地球内热的经典描述中不难发现，浅层地温能与传统地热有明显的区别。
1.温度场
无论如何，热总是由温度高的一方流向温度低的一方，如同水总是由高处流向低处一样。描述地球热状态的参数—温度场被定义为任一瞬间物体或系统内各点的温度分布总和。
一般表达式为
t=t（x,y,z），即某点的温度是空间和时间的函数。
稳定温度场，即温度不随时间变化状态，一般表达式为
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不稳定温度场t=t（x）
一维稳定温度场，即温度t仅沿一个坐标方向发生变化。
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等温面：温度场中同一时刻下相同温度各点所组成的面，彼此不相交。（同一瞬间内空间任一点不可能同时有两个不同的温度值）。
2.温度梯度
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式中：Δt——两面温差；
Δn——两面间垂直距离。
温度梯度是矢量，既有大小，又有方向（正法线方向，即指向温度增加的方向）
对于一维稳定温度场（单位：℃/m）：
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3.傅立叶定律（Fourier's Law）
1822年，法国数学家Fourier对导热数据和实践经验的提炼，将导热规律总结为傅立叶定律。即通过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比：
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或
适用于任何导热情况。其中：dQ单位为W；“-”表示导热的方向总是和温度梯度的方向相反；λ表示比例系数，称为导热系数W/（m·℃）。
4.土壤表面的热量平衡
是指自然状态下土壤表面吸收的能量和释放的能量相等的现象。
地面热量主要来源：
（1）太阳总辐射；
（2）大气逆辐射；
（3）大气凝结潜热；
（4）夜间暖空气以乱流形式传给冷地面的热量；
（5）下层土壤以分子传导形式传向地表面的热量。
地面支出的热量：
（1）地面放射长波辐射损失的热量；
（2）加热空气所消耗的热量（地面和近地面气层通过乱流的交换方式交换的热量）；
（3）地面水分蒸发所消耗的热量；
（4）地表以分子热传导形式向下层土壤传导的热量。
土壤导温率（K）表达式为
K＝λ/Cv
λ为导热率，Cv为热容量，影响土壤垂直分布。当土壤湿度大于12%，此式不再适用。
附：土壤温度的日变化和年变化
（一）土温的日变化
一天中最高值出现在十三时（中午1点），最低值在天亮前。最高值与最低值称日较差。出现极值的时间称相时。
影响土表温度日变幅大小的因素：
（1）太阳高度角；
（2）导热率；
（3）土壤热容量；
（4）云量；
（5）地形；
（6）土壤颜色。
（二）土温的年变化
最热月出现在7、8月，最冷月出现在1、2月。最热月与最冷月温度之差称年较差（年温差）。年变幅受到纬度、天气的影响。纬度高、天气好，变幅大。