温度差（あるいは濃度差）に起因する浮力の強さを特長づける無次元数である．レイリー数は，g：重力加速度，β：体膨張係数，l：代表長さ，ν：動粘性係数，κ：温度伝導率，λ：熱伝導率，温度差\(\left( {{T_h} - {T_c}} \right)\)を用いて\(Ra = g\beta \left( {{T_h} - {T_c}} \right){l^3}/\left( {\nu \kappa } \right)\)と定義される．プラントル数が大きいか\(\left( {\Pr \gtrsim 1} \right)\)，対流発生の初期のように慣性力が無視できる場合は，浮力と粘性力が釣合い，温度境界層内の速度は熱拡散係数と関連し，自然対流熱伝達はグラスホフ数よりむしろレイリー数によって規定される．レイリー数の増大は浮力の働く領域（温度境界層）の伝熱面への集中をもたらし，熱伝達を促進する．