Explozii solare. Sursa imaginii: einstein.stanford.edu/highlights/hl_012105.html

Principala sursa de incalzire a aerului si a Pamantului este Soarele, care emite o cantitate de energie egala cu 3216x10²⁷ calorii/minut. Temperatura in interiorul Soarelui este estimata la aproximativ 15 000 000˚C iar la suprafata lui de aproximativ 5500˚C. Aceasta caldura provine din procesele de transformare a hidrogenului in heliu.

Energia emisa de Soare se numeste radiatie electromagnetica si are in componenta raze X, γ, corpusculare, ultraviolete, infrarosii (calorice) si luminoase. La limita superioara a atmosferei ajunge o energie egala doar cu 24x10¹⁸ calorii/minut.

Cantitatea de energie primita de Pamant perpendicular pe o suprafata de 1 cm² in timp de un minut se numeste constanta solara si este egala cu 1,99 calorii/cm² in timp de un minut. Cantitatea de energie primita de Pamant este variabila, fiind influentata de forma de geoid a acestuia, de miscarile lui, de inclinarea axei terestre, de caracterul suprafetei terestre (uscat sau ocean) si de gradul de acoperire cu vegetatie. O raza de Soare care patrunde spre Pamant sufera procese de absorbtie, reflexie si difuzie, astfel ca la suprafata Pamantului ajunge un procent de 10-40 % din radiatia initiala.

Radiatia solara prezinta anumite tipuri:

- radiatia solara directa – este caracteristica cerului senin si depinde de transparenta acestuia;
- radiatia difuza – este energia primita atunci cand cerul este acoperit de nori, fiind imprastiata de acestia in toate directiile (cu cat valoarea transparentei cerului este mai mica cu atat difuzia este mai intensa);
- radiatia terestra – este radiatia reflectata de suprafata Pamantului spre straturile atmosferice inalte. La randul sau, atmosfera, trimite o parte din radiatia terestra primita, inapoi la suprafata Pamantului, sub forma de contra-radiatie a atmosferei (proces component al efectului de sera).

Radiatia directa si cea difuza insumate dau radiatia globala, care este exprimata in kcal/cm² pe an. La Ecuator valoarea este de aproximativ 130–140 kcal iar la Poli de 70–80 kcal.

Raportul dintre cantitatea de energie primita si cea pierduta sau reflectata se numeste albedo (capacitatea de a reflecta a Pamantului). Valoarea cea mai mare a albedoului o are zapada proaspata si afanata – 90% din radiatia primita este reflectata, urmeaza nisipul cu 60% si vegetatia cu 30–40%.

Pamantul se incalzeste usor dar si pierde usor caldura primita, iar grosimea stratului incalzit este de ordinul centimetrilor in adancime (100 cm maxim). Apa se incalzeste mai greu, dar pierde greu si in timp caldura, iar stratul incalzit poate atinge 150 m datorita curentilor verticali.

Principalele procese prin care aerul se incalzeste sunt: miscarile convectivo-turbulente, procesele adiabatice, schimburile moleculare.

Temperatura medie anuala pe glob este de 14,3˚C, iar pe emisfere: 15,2˚C - in cea nordica  si 13,3˚C - in cea sudica. Valorile medii maxime se gasesc de-a lungul paralelei de 10˚N (ecuator termic). Vara, emisfera nordica este mai calduroasa decat emisfera sudica cu 1,6˚C, pentru ca suprafata de uscat este mai mare. Iarna emisfera nordica este mai rece decat emisfera sudica, din aceleasi considerente.

Partea de vest a oceanelor este mai calda decat partea de est a acestora, datorita curentilor calzi.