Atmosfera jest ogrzewana przez kilka złożonych procesów, ale źródłem prawie całego ogrzewania atmosferycznego jest słońce. Lokalnie powietrze może być ogrzewane przez procesy, które nie zależą bezpośrednio od słońca, takie jak erupcje wulkanów, uderzenia piorunów, las pożary lub działalność człowieka, taka jak energetyka i przemysł ciężki, ale te źródła ciepła są nieistotne w porównaniu z energią słoneczną promieniowanie.
Słońce
Słońce promieniuje energią we wszystkich kierunkach w postaci ciepła, światła i promieniowania. Ta energia jest zdolna do ogrzewania obiektów na niewiarygodnych odległościach. Ogrzewanie słoneczne występuje, gdy promieniowanie słoneczne uderza w cząsteczkę jakiegoś materiału i zostaje pochłonięte. Promieniowanie słoneczne uderza w materiały odbijające światło i odbija je bez pochłaniania dużej ilości ciepła. Przezroczyste materiały przepuszczają promieniowanie słoneczne bez wymiany ciepła.
Atmosfera
Atmosfera ziemska jest albo odbijająca, albo przezroczysta, w zależności od długości fali napotkanego promieniowania. W rezultacie atmosfera otrzymuje niewiele bezpośredniego ciepła z promieniowania słonecznego. Energia słoneczna jest albo odbijana z powrotem w przestrzeń kosmiczną, albo przepuszczana bez pochłaniania jej energii. Więcej energii odbijają chmury i związki chemiczne, takie jak ozon. Tylko około 54 procent energii słonecznej przechodzi przez atmosferę, aby dotrzeć do powierzchni.
Ziemia
Gdy promieniowanie słoneczne dotrze do powierzchni ziemi, grunt i zbiorniki wodne pochłaniają je prawie w całości. Tylko około 4% odbija się z powrotem w kosmos. Pochłaniając energię słoneczną, powierzchnie te nagrzewają się. Ciepłe przedmioty zaczynają emitować długofalowe promieniowanie podczerwone. Bez atmosfery energia ta wypromieniowałaby w kosmos.
Efekt cieplarniany
Ze względu na skład chemiczny atmosfery ziemskiej większość promieniowania podczerwonego emitowanego przez ciepłą powierzchnię nigdy nie dociera do kosmosu. Zamiast tego promieniowanie jest odbijane lub pochłaniane przez związki znane jako gazy cieplarniane. Gdy związki te pochłaniają promieniowanie podczerwone z powierzchni, atmosfera się nagrzewa. Energia odbita z powrotem w kierunku Ziemi dodatkowo ogrzewa powierzchnię, powodując, że Ziemia emituje więcej promieniowania podczerwonego. Tworzy to cykl, który utrzymuje ciepło atmosfery i powierzchni.
