Saulė spinduliuoja energiją į visas puses. Didžioji jos dalis išsisklaido į kosmosą, tačiau nedidelės saulės energijos dalies, pasiekiančios Žemę, pakanka, kad šildytų planetą ir paskatintų pasaulinę oro sistemą šildant atmosferą ir vandenynus. Subtilus balansas tarp šilumos, kurią Žemė gauna iš saulės, ir šilumos, kurią Žemė skleidžia atgal į kosmosą, leidžia planetai išlaikyti gyvybę.
Saulės radiacija
Saulės spinduliuotė susidaro dėl branduolio sintezės reakcijų saulės šerdyje, dėl kurios ji skleidžia daug elektromagnetinės spinduliuotės, daugiausia matomos šviesos pavidalu. Ši spinduliuotė yra energija, kuri šildo Žemę. Saulės paviršius vienam kvadratiniam metrui išmeta apie 63 milijonus vatų energijos. Kai energija pasieks Žemę, nuvažiavus 150 milijonų kilometrų arba 93 milijonus mylių, atmosferos viršuje, tiesiai į saulę, jis sumažėjo iki 1 370 vatų kvadratiniam metrui.
Energijos perdavimas
Elektromagnetinė spinduliuotė, įskaitant regimąją šviesą, infraraudonąją spinduliuotę, ultravioletinius spindulius ir rentgeno spindulius, gali sklisti per kosmoso vakuumą. Kitoms energijos formoms judėti reikia fizinės terpės. Pavyzdžiui, garso energijai perduoti reikia oro ar kitos medžiagos, o vandenynų bangų energijai - vandens. Tačiau saulės energija gali keliauti iš saulės į Žemę nereikalaujant fizinės medžiagos energijai perduoti. Ši elektromagnetinės energijos savybė leidžia Žemei gauti saulės energiją, įskaitant šilumą.
Žemės kaitinimas
Dalis saulės energijos, patekusios į Žemę, atšoka nuo atmosferos ir debesų ir grįžta į kosmosą. Žemės paviršius gauna maždaug pusę gaunamos saulės spinduliuotės. Saulės energija pasireiškia šiluma ir matoma šviesa, taip pat ultravioletiniais spinduliais - tai energijos rūšis, sukelianti saulės nudegimą. Energiją sugeria materija, įskaitant orą, vandenį, uolienas, pastatus, grindinį ir gyvus daiktus, todėl medžiaga yra šildoma. Žemė nešyla tolygiai, daugiausia todėl, kad kai kurios teritorijos gauna daugiau saulės spindulių nei kitos. Energijos skirtumai varo vėjus ir vandenyno sroves visoje planetoje.
Atnaujinimas
Jei Žemė nuolat gautų saulės energiją be jokių būdų prarasti energiją, ji nuolat kaistų. Žemė spinduliuoja šilumą atgal į kosmosą, neleisdama planetai perkaisti. Perdiruoto šilumos kiekis yra jautrus atmosferoje esančių dujų tipui; kai kurios dujos efektyviau sugeria šilumą nei kitos ir trukdo pakartotinai spinduliuoti. Viena iš šių dujų yra anglies dioksidas. Didėjant anglies dvideginio koncentracijai atmosferoje, pasikeičia Žemės šilumos biudžetas, turint daugiau energijos laikomas atmosferoje ir mažiau šilumos, sklindančios atgal į kosmosą, reiškinys vadinamas šiltnamiu poveikis.