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La cantidad de energía solar que llega a la Tierra está íntimamente ligada a la distancia del planeta al Sol. Si bien la producción total del Sol ha fluctuado a lo largo de sus 4.600 millones de años de historia, la geometría de la órbita de la Tierra y su cambiante separación del Sol son los factores dominantes que controlan la intensidad de la radiación solar en nuestra superficie. Sólo se absorbe una parte de esa energía entrante; el resto se refleja de regreso al espacio, lo que influye en el clima del planeta.
La ley del cuadrado inverso, una piedra angular de la física, establece que la intensidad de una fuente puntual disminuye con el cuadrado de la distancia desde esa fuente. Aplicado a la radiación solar, esto significa que si la distancia al Sol se redujera a la mitad, la intensidad recibida se cuadriplicaría. Mercurio, por ejemplo, está aproximadamente tres veces más cerca del Sol que la Tierra y, en consecuencia, recibe casi nueve veces el flujo solar que llega a nuestro planeta.
La primera ley de Kepler describe la órbita de la Tierra como una elipse, no como un círculo perfecto. Como resultado, la separación Tierra-Sol oscila entre un máximo (afelio) de unos 152 millones de kilómetros y un mínimo (perihelio) de aproximadamente 147 millones de kilómetros. Esta variación del 3 por ciento en la distancia se traduce en una variación comparable en la energía solar que llega a la superficie de la Tierra en el transcurso de un año.
Desde finales del siglo XX, los instrumentos espaciales, en particular el Monitor de Irradiancia Total a bordo del satélite del Experimento de Clima y Radiación Solar (SORCE), han seguido la irradiancia total del Sol con una precisión sin precedentes. Estas mediciones revelan que la producción solar fluctúa en escalas de tiempo que van desde minutos hasta milenios, y que la actividad magnética solar (por ejemplo, las manchas solares) se correlaciona con cambios modestos pero mensurables en la irradiancia total.
Albedo cuantifica la fracción de la luz solar entrante que una superficie refleja hacia el espacio. Va de 0 (absorción perfecta) a 1 (reflexión perfecta). El albedo promedio de la Tierra es de aproximadamente 0,39, lo que significa que aproximadamente el 39% de la energía solar incidente se refleja, en gran parte por las nubes, el hielo y las superficies terrestres brillantes. Las variaciones en la cobertura de nubes, la extensión del hielo y las propiedades de la superficie terrestre pueden alterar este valor, modulando así la energía neta absorbida por el planeta.
