Kuidas saab Maa päikeselt soojust?

Päike kiirgab energiat igas suunas. Suurem osa hajub kosmosesse, kuid väikesele murdosale Päikese energiast, mis Maale jõuab, piisab planeedi soojendamiseks ning atmosfääri ja ookeanide soojendamiseks ülemaailmse ilmastiku juhtimiseks. Peen tasakaal, mida Maa saab päikeselt, ja Maa poolt kosmosesse tagasi kiiratav soojus, võimaldab planeedil elu säilitada.

Päikesekiirgus tekib tuumasünteesi reaktsioonides päikese tuumas, mis põhjustab selle kiirgamist suures koguses elektromagnetilist kiirgust, enamasti nähtava valguse kujul. See kiirgus on Maa soojendav energia. Päikese pind eraldab ruutmeetri kohta umbes 63 miljonit vatti energiat. Selleks ajaks, kui energia Maale jõuab, on pärast läbitud 150 miljonit kilomeetrit ehk 93 miljonit miili otse päikese poole suunatud atmosfääri tipus on see vähenenud 1370 vattini ruutmeetri kohta.

Elektromagnetkiirgus, sealhulgas nähtav valgus, infrapunakiirgus, ultraviolettvalgus ja röntgen, võivad liikuda läbi ruumi vaakumi. Muud energia vormid vajavad liikumiseks füüsilist meediumit. Näiteks vajab heli energia edastamiseks õhku või muud ainet ja ookeanide laineenergia vett. Päikeseenergia võib aga liikuda päikeselt Maale, ilma et energia edastamiseks oleks vaja füüsilist ainet. See elektromagnetilise energia omadus võimaldab Maal saada päikeseenergiat, sealhulgas soojust.

Osa Maale saabuvast päikeseenergiast põrkab atmosfäärist ja pilvedest tagasi kosmosesse. Maa pind võtab vastu umbes poole sissetulevast päikesekiirgusest. Päikeseenergia avaldub nii soojuse ja nähtava valguse kui ka ultraviolettkiirte kujul, mis on päikesepõletust põhjustav energia tüüp. Energiat neelab aine, sealhulgas õhk, vesi, kivid, ehitised, kõnnitee ja elusolendid, mille tagajärjel aine kuumutatakse. Maa ei kuumene ühtlaselt, peamiselt seetõttu, et mõned piirkonnad saavad rohkem päikesekiirgust kui teised. Erinevused energiast juhivad tuuli ja ookeanihoovusi kogu planeedil.

Kui Maa saaks pidevalt päikeseenergiat ilma energia kaotamiseta, muutuks see pidevalt kuumaks. Maa kiirgab soojust tagasi kosmosesse, hoides ära planeedi ülekuumenemise. Radiereeritud soojuse hulk on tundlik atmosfääri kuuluvate gaaside tüübi suhtes; mõned gaasid neelavad soojust tõhusamalt kui teised ja häirivad kiiritamist. Üks neist gaasidest on süsinikdioksiid. Kui atmosfääri süsinikdioksiidi kontsentratsioon suureneb, muutub Maa soojusarvestus koos suurema energiaga seda hoitakse atmosfääris ja vähem soojust kiirgub tagasi kosmosesse - seda nähtust tuntakse kasvuhoonena mõju.