Il sole irradia energia in tutte le direzioni. La maggior parte di esso si disperde nello spazio, ma la piccola frazione dell'energia solare che raggiunge la Terra è sufficiente per riscaldare il pianeta e guidare il sistema meteorologico globale riscaldando l'atmosfera e gli oceani. Il delicato equilibrio tra la quantità di calore che la Terra riceve dal sole e il calore che la Terra irradia nello spazio consente al pianeta di sostenere la vita.

Radiazione solare

La radiazione solare è creata da reazioni di fusione nucleare nel nucleo del sole, che lo induce a emettere una grande quantità di radiazioni elettromagnetiche, per lo più sotto forma di luce visibile. Questa radiazione è l'energia che riscalda la Terra. La superficie del sole emette circa 63 milioni di watt di energia per metro quadrato. Quando l'energia raggiunge la Terra, dopo aver percorso 150 milioni di chilometri, o 93 milioni di miglia, è diminuita a 1.370 watt per metro quadro nella parte superiore dell'atmosfera direttamente di fronte al sole.

Trasmissione di energia

Le radiazioni elettromagnetiche, tra cui la luce visibile, la radiazione infrarossa, la luce ultravioletta e i raggi X, possono viaggiare nel vuoto dello spazio. Altre forme di energia richiedono il passaggio di un mezzo fisico. Ad esempio, l'energia sonora ha bisogno di aria o di un'altra sostanza da trasmettere e l'energia delle onde degli oceani ha bisogno di acqua. L'energia solare, tuttavia, può viaggiare dal sole alla Terra senza la necessità che una sostanza fisica trasmetta l'energia. Questa caratteristica dell'energia elettromagnetica consente alla Terra di ricevere energia solare, incluso il calore.

Riscaldamento della Terra

Parte dell'energia solare che arriva sulla Terra rimbalza sull'atmosfera e sulle nuvole e di nuovo nello spazio. La superficie della Terra riceve circa la metà della radiazione solare in arrivo. L'energia solare assume la forma del calore e della luce visibile così come i raggi ultravioletti, il tipo di energia che provoca la solarizzazione. L'energia viene assorbita dalla materia, compresa l'aria, l'acqua, le rocce, gli edifici, il pavimento e gli oggetti viventi, e la materia viene riscaldata di conseguenza. La Terra non riscalda in modo uniforme, principalmente perché alcune aree ricevono più radiazioni solari di altre. Le differenze di energia guidano i venti e le correnti oceaniche attraverso l'intero pianeta.

Reradiation

Se la Terra ricevesse costantemente energia solare senza alcun mezzo per perdere energia, diventerebbe sempre più calda. La Terra irradia il calore nello spazio, impedendo il surriscaldamento del pianeta. La quantità di calore raddoppiato è sensibile al tipo di gas nell'atmosfera; alcuni gas assorbono il calore più efficacemente di altri e interferiscono con la reradiazione. Uno di questi gas è l'anidride carbonica. Con l'aumentare delle concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica, il bilancio termico della Terra viene alterato, con più energia immagazzinata nell'atmosfera e meno calore che si irradia nello spazio, un fenomeno noto come effetto serra.