Солнце излучает огромное количество энергии, лишь маленькую долю которой получает Земля.
Излучения Солнцем света и тепла называют солнечной радиацией. Солнечная радиация, прежде чем достичь земной поверхности, проходит долгий путь в атмосфере.
Преодолевая его, она в значительной мере поглощается и рассеивается воздушной оболочкой. Радиацию, которая непосредственно достигает земной поверхности в виде прямых лучей, называют прямой радиацией. Часть радиации, рассеивается в атмосфере, также попадает на поверхность Земли в форме рассеянной радиации.
Совокупность прямой и рассеянной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, называют суммарной солнечной радиацией. Атмосфера поглощает около 20% солнечной радиации, поступающей на ее верхнюю границу. Еще 34% радиации отражается от поверхности Земли и атмосферы (отражена радиация). 46% солнечной радиации поглощает земная поверхность. Такое радиацию называют поглощенной (впитанной).
Отношение интенсивности отраженной солнечной радиации к интенсивности всей лучистой энергии Солнца, поступающей на верхнюю границу атмосферы, называют альбедо Земли и выражают в процентах.
Следовательно, альбедо нашей планеты вместе с ее атмосферой составляет в среднем 34%. Величина альбедо на разных широтах имеет значительные отличия, связанные с цветом поверхности, растительностью, облачностью и т.д.. Участок поверхности, покрытая свежим снегом, отражает 80-85% радиации, травяной растительностью и песком - соответственно 26% и 30%, а водой - лишь 5%.
Количество солнечной энергии, получаемой отдельными участками Земли, зависит прежде всего от угла падения солнечных лучей. Чем прямовиснише они падают (т.е. большая высота Солнца над горизонтом), тем большее количество солнечной энергии попадает на единицу площади.
Зависимость величины суммарной радиации от угла падения лучей обусловлена двумя причинами. Во-первых, чем меньше угол падения солнечных лучей, тем на большую площадь распределяется этот поток света и тем меньше энергии приходится на единицу поверхности. Во-вторых, чем меньше угол падения, тем длиннее путь проходит луч в атмосфере.
На величину солнечной радиации, попадающей на земную поверхность влияет, и прозрачность атмосферы, особенно облачность. Зависимость солнечной радиации от угла падения солнечных лучей и прозрачности атмосферы обусловливает зональный характер ее распределения. Различия в величине суммарной солнечной радиации на одной широте вызванные, в основном, облачностью.
Количество тепла, поступающего на земную поверхность, определяют в калориях на единицу площади (1 см) за единицу времени (1 год).
Поглощенная радиация расходуется на нагрев тонкого приповерхностного слоя Земли и испарение воды. Нагретая земная поверхность передает тепло в окружающую среду благодаря излучению, теплопроводности, конвекции и конденсации водяного пара.
Изменения температуры воздуха в зависимости от географической широты места и от высоты над уровнем океана
Суммарная радиация уменьшается от экваториально-тропических широт к полюсам. Она максимальна - около 850 Дж/м2 в год (200 ккал/см2 в год) - в тропических пустынях, где прямая солнечная, радиация через большую высоту Солнца и безоблачное небо интенсивная. В летнее полугодие различия в поступлении суммарной солнечной радиации между низкими и высокими широтами сглаживаются. Это происходит за счет большей продолжительности освещения Солнцем, особенно в полярных районах, где полярный день продолжается даже полгода.
Хотя суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, частично отражается ней, однако большая ее часть поглощается земной поверхностью и превращается На теплоту. Часть суммарной радиации, которая остается после ее расходы на отражение и на тепловое излучение земной поверхности, называется радиационным балансом (остаточной радиацией). В целом за год всюду на Земле он положительный, за исключением высоких ледяных пустынь Антарктиды и Гренландии. Радиационный баланс закономерно уменьшается в направлении от экватора к полюсам, где он близок к нулю.
Соответственно и температура воздуха распределяется зонально, т.е. уменьшается в направлении от экватора к полюсам. . Температура воздуха зависит также от высоты местности над уровнем моря: чем выше местность, тем температура ниже.
Существенное влияние на температуру воздуха распределение суши и воды. Поверхность суши быстро нагревается, но быстро и остывает, а поверхность воды нагревается медленнее, однако дольше сохраняет тепло и медленнее отдает его в воздух.
Вследствие различной интенсивности нагрева и охлаждения поверхности Земли днем и ночью, в теплую и холодную времени года, температура воздуха изменяется в течение суток и года.
Для определения температуры воздуха используют термометры. ее измеряют 8 раз в сутки и выводят среднюю за сутки. При среднесуточной температуре рассчитывают среднемесячные. Именно их, как правило, показывают на климатических картах изотермами (линиями, которые соединяют точки с одинаковой температурой за определенный промежуток времени). Для характеристики температур чаще всего берут среднемесячные январские и июльские показатели, реже годовых.