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Casi toda la energía que impulsa la atmósfera de la Tierra proviene del Sol. El calor solar impulsa los procesos clave del planeta, mientras que el efecto invernadero de la atmósfera y la inclinación axial de la Tierra dan forma a los patrones climáticos y la circulación del aire. En resumen, todos los aspectos del clima de la Tierra se remontan a la energía solar.
El Sol, una enana amarilla G2, es más de 100 veces más ancha que la Tierra y tiene una temperatura superficial promedio de 5.538°C (10.000°F). Emite un espectro de radiación, pero el componente térmico (infrarrojos) es más relevante para los sistemas meteorológicos. El Experimento de Clima y Radiación Solar (SORCE) de la NASA confirma que la irradiancia solar es la principal fuente de energía para el clima de la Tierra.
La radiación solar no se distribuye uniformemente en todo el mundo. El ecuador recibe la luz solar más directa, produciendo un calentamiento intenso, mientras que los polos reciben la menor cantidad. Esta distribución desigual de la energía crea gradientes de temperatura que impulsan la convección atmosférica y las corrientes oceánicas.
La rotación de la Tierra convierte estos gradientes de temperatura en patrones de circulación dinámicos. El efecto Coriolis, combinado con gradientes térmicos, genera vientos alisios, corrientes en chorro y giros oceánicos, redistribuyendo el calor desde el ecuador hacia los polos y dando forma al clima global.
La inclinación axial de 23,5° hace que los hemisferios se inclinen alternativamente hacia o lejos del Sol, lo que produce variaciones estacionales en la energía solar. Cuando un hemisferio se inclina hacia el Sol, recibe rayos más directos, lo que resulta en temperaturas y condiciones de verano más cálidas. Durante el invierno ocurre lo contrario.
