De zon straalt energie uit in alle richtingen. Het meeste ervan verdwijnt in de ruimte, maar de kleine fractie van de zonne-energie die de aarde bereikt, is genoeg om de planeet te verwarmen en het wereldwijde weersysteem aan te drijven door de atmosfeer en de oceanen op te warmen. Het delicate evenwicht tussen de hoeveelheid warmte die de aarde van de zon ontvangt en de warmte die de aarde terug de ruimte instraalt, maakt het voor de planeet mogelijk om in leven te blijven.
Zonnestraling
Zonnestraling wordt gecreëerd door kernfusiereacties in de kern van de zon, waardoor deze een grote hoeveelheid elektromagnetische straling uitzendt, meestal in de vorm van zichtbaar licht. Deze straling is de energie die de aarde verwarmt. Het oppervlak van de zon straalt ongeveer 63 miljoen watt energie per vierkante meter uit. Tegen de tijd dat de energie de aarde bereikt, na 150 miljoen kilometer te hebben afgelegd, of 93 miljoen mijl, het is afgenomen tot 1.370 watt per vierkante meter aan de bovenkant van de atmosfeer die direct naar de zon is gericht.
Energietransmissie
Elektromagnetische straling, inclusief zichtbaar licht, infraroodstraling, ultraviolet licht en röntgenstraling, kan door het vacuüm van de ruimte reizen. Andere vormen van energie vereisen een fysiek medium om doorheen te bewegen. Geluidsenergie heeft bijvoorbeeld lucht of een andere stof nodig om te worden overgedragen, en de golfenergie van de oceanen heeft water nodig. Zonne-energie kan echter van de zon naar de aarde reizen zonder dat een fysieke substantie nodig is om de energie over te brengen. Deze eigenschap van elektromagnetische energie maakt het voor de aarde mogelijk om zonne-energie te ontvangen, inclusief warmte.
De aarde verwarmen
Een deel van de zonne-energie die de aarde bereikt, kaatst via de atmosfeer en de wolken terug de ruimte in. Het aardoppervlak ontvangt ongeveer de helft van de binnenkomende zonnestraling. De zonne-energie neemt de vorm aan van warmte en zichtbaar licht, evenals ultraviolette stralen, het soort energie dat zonnebrand veroorzaakt. De energie wordt geabsorbeerd door materie, waaronder lucht, water, rotsen, gebouwen, bestrating en levende wezens, en de materie wordt daardoor verwarmd. De aarde warmt niet gelijkmatig op, vooral omdat sommige gebieden meer zonnestraling ontvangen dan andere. De verschillen in energie drijven de wind en oceaanstromingen over de hele planeet.
herbestraling
Als de aarde constant zonne-energie zou ontvangen zonder energie te verliezen, zou het voortdurend heter worden. De aarde straalt warmte terug de ruimte in, waardoor de planeet niet oververhit raakt. De hoeveelheid heruitgestraalde warmte is gevoelig voor het soort gassen in de atmosfeer; sommige gassen absorberen warmte effectiever dan andere en interfereren met herstraling. Een van deze gassen is koolstofdioxide. Naarmate de atmosferische kooldioxideconcentraties toenemen, verandert het warmtebudget van de aarde, met meer energie opgeslagen in de atmosfeer en minder warmte die terug de ruimte in straalt, een fenomeen dat bekend staat als de kas effect.
