¿Por qué mi variable está inalterada después de modificarla dentro de una función? - Referencia de código asíncrono

Dados los siguientes ejemplos, ¿por qué es outerScopeVar indefinido en todos los casos?

var outerScopeVar;

var img = document.createElement('img');
img.onload = function() {
    outerScopeVar = this.width;
};
img.src = 'lolcat.png';
alert(outerScopeVar);

var outerScopeVar;
setTimeout(function() {
    outerScopeVar = 'Hello Asynchronous World!';
}, 0);
alert(outerScopeVar);

// Example using some jQuery
var outerScopeVar;
$.post('loldog', function(response) {
    outerScopeVar = response;
});
alert(outerScopeVar);

// Node.js example
var outerScopeVar;
fs.readFile('./catdog.html', function(err, data) {
    outerScopeVar = data;
});
console.log(outerScopeVar);

// with promises
var outerScopeVar;
myPromise.then(function (response) {
    outerScopeVar = response;
});
console.log(outerScopeVar);

// geolocation API
var outerScopeVar;
navigator.geolocation.getCurrentPosition(function (pos) {
    outerScopeVar = pos;
});
console.log(outerScopeVar);

¿Por qué sale undefined en todos estos ejemplos? No quiero soluciones alternativas, quiero saber por qué esto está sucediendo.

Nota: Esta es una pregunta canónica para asincronicidad de JavaScript. Siéntase libre de mejorar esta pregunta y agregar más simplificado ejemplos con los que la comunidad puede identificarse.