Атмосфера нагревается в результате нескольких сложных процессов, но источником почти всего атмосферного нагрева является солнце. Локально воздух может нагреваться в результате процессов, не зависящих непосредственно от солнца, таких как извержения вулканов, удары молний, леса. пожары или деятельность человека, например, производство электроэнергии и тяжелая промышленность, но эти источники тепла незначительны по сравнению с солнечными радиация.
Солнце
Солнце излучает энергию во всех направлениях в виде тепла, света и излучения. Эта энергия способна нагревать объекты на невероятных расстояниях. Солнечное нагревание происходит, когда солнечное излучение попадает в молекулу какого-либо материала и поглощается. Солнечное излучение поражает отражающие материалы и отражает их, не поглощая много тепла. Прозрачные материалы позволяют солнечному излучению проходить без теплообмена.
Атмосфера
Атмосфера Земли является либо отражающей, либо прозрачной, в зависимости от длины волны излучения, с которым она сталкивается. В результате атмосфера получает мало прямого тепла от солнечной радиации. Солнечная энергия либо отражается обратно в космос, либо пропускается без поглощения ее энергии. Больше энергии отражается облаками и химическими соединениями, такими как озон. Только около 54 процентов солнечной энергии проходит через атмосферу и достигает поверхности.
Земля
Когда солнечная радиация достигает поверхности Земли, земля и водоемы поглощают почти всю ее. Только около 4 процентов отражается обратно в космос. Поглощая солнечную энергию, эти поверхности нагреваются. Теплые предметы начинают излучать длинноволновое инфракрасное излучение. Без атмосферы эта энергия излучалась бы в космос.
Парниковый эффект
Из-за химического состава земной атмосферы большая часть инфракрасного излучения, испускаемого теплой поверхностью, никогда не достигает космоса. Вместо этого излучение отражается или поглощается соединениями, известными как парниковые газы. Когда эти соединения поглощают инфракрасное излучение от поверхности, атмосфера нагревается. Энергия, отраженная обратно к Земле, нагревает поверхность еще больше, заставляя землю излучать больше инфракрасного излучения. Это создает цикл, который сохраняет атмосферу и поверхность в тепле.