Tú mismo te has contestado más o menos. No hay otra explicación al común enfriamiento nocturno en noches de cielo raso.
La radiación de calor del suelo en noches despejadas en más acusada y por tanto el enfriamiento superficial.
El aire caliente asciende y el aire más frío (más pesado) tiende a bajar al suelo.
Evidentemente el efecto es más acusado cuanto más frías estén las capas más altas de la atmósfera.
Factores como el viento también ayudan o no al enfriamiento del suelo.
Saludos.