Atmosfēru silda vairāki sarežģīti procesi, taču gandrīz visas atmosfēras apkures avots ir saule. Lokāli gaisu var sildīt ar procesiem, kas nav tieši atkarīgi no saules, piemēram, vulkāna izvirdumi, zibens spērieni, mežs ugunsgrēki vai cilvēku darbība, piemēram, enerģijas ražošana un smagā rūpniecība, taču šie siltuma avoti ir nenozīmīgi, salīdzinot ar saules enerģiju starojums.
Saule
Saule izstaro enerģiju visos virzienos siltuma, gaismas un starojuma veidā. Šī enerģija spēj sildīt objektus neticamos attālumos. Saules sildīšana notiek tad, kad saules starojums skar kāda materiāla molekulu un tiek absorbēts. Saules starojums iedarbojas uz atstarojošiem materiāliem un atstaro to, neuzsūcot daudz siltuma. Caurspīdīgi materiāli ļauj saules starojumam iziet cauri bez siltuma apmaiņas.
Atmosfēra
Zemes atmosfēra ir vai nu atstarojoša, vai caurspīdīga, atkarībā no starojuma viļņa garuma, ar kuru tā sastopas. Tā rezultātā atmosfēra no saules starojuma saņem maz tieša siltuma. Saules enerģija tiek vai nu atspoguļota atpakaļ kosmosā, vai arī tai ļauts iziet cauri, neuzņemot tās enerģiju. Vairāk enerģijas atspoguļo mākoņi un ķīmiskie savienojumi, piemēram, ozons. Tikai aptuveni 54 procenti no saules enerģijas šķērso atmosfēru, lai sasniegtu virsmu.
Zeme
Kad saules starojums sasniedz zemes virsmu, zeme un ūdenstilpes absorbē gandrīz visu to. Tikai aptuveni 4 procenti tiek atspoguļoti atpakaļ kosmosā. Absorbējot saules enerģiju, šīs virsmas uzsilst. Siltos objektos sāk izstarot ilgviļņu infrasarkano starojumu. Bez atmosfēras šī enerģija izstarotos kosmosā.
Siltumnīcas efekts
Zemes atmosfēras ķīmiskā sastāva dēļ lielākā daļa infrasarkanā starojuma, ko izstaro silta virsma, nekad nenonāk kosmosā. Tā vietā starojumu atstaro vai absorbē savienojumi, kas pazīstami kā siltumnīcefekta gāzes. Kad šie savienojumi absorbē infrasarkano starojumu no virsmas, atmosfēra sasilst. Enerģija, kas atspoguļojas atpakaļ uz Zemi, vēl vairāk sasilda virsmu, liekot Zemei izstarot vairāk infrasarkano starojumu. Tas rada ciklu, kas uztur atmosfēru un virsmu siltu.