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Quasi tutta l’energia che muove l’atmosfera terrestre proviene dal Sole. Il calore solare alimenta i processi chiave del pianeta, mentre l’effetto serra dell’atmosfera e l’inclinazione assiale della Terra modellano i modelli meteorologici e la circolazione dell’aria. In breve, ogni aspetto del clima terrestre è riconducibile all'energia solare.
Il Sole, una nana gialla G2, è più di 100 volte più largo della Terra e ha una temperatura superficiale media di 5.538°C (10.000°F). Emette uno spettro di radiazioni, ma la componente termica (infrarossi) è più rilevante per i sistemi meteorologici. Il Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) della NASA conferma che l'irradiazione solare è la fonte di energia primaria per il clima della Terra.
La radiazione solare non è distribuita uniformemente in tutto il mondo. L'equatore riceve la maggior parte della luce solare diretta, producendo un intenso riscaldamento, mentre i poli ne ricevono meno. Questa distribuzione non uniforme dell'energia crea gradienti di temperatura che guidano la convezione atmosferica e le correnti oceaniche.
La rotazione della Terra trasforma questi gradienti di temperatura in modelli di circolazione dinamica. L'effetto Coriolis, combinato con i gradienti termici, genera alisei, correnti a getto e vortici oceanici, ridistribuendo il calore dall'equatore verso i poli e modellando il clima globale.
L'inclinazione assiale di 23,5° fa sì che gli emisferi si inclinino alternativamente verso o lontano dal Sole, producendo variazioni stagionali dell'energia solare. Quando un emisfero si inclina verso il Sole, riceve raggi più diretti, con conseguente temperature più calde e condizioni estive. Durante l'inverno avviene il contrario.
