Солнечная радиация на пути к Земле прежде всего встречает ее воздушную оболочку. Некоторая часть радиации, взаимодействуя с атмосферой, вызывает в ней целую серию различных процессов, приводящих в конечном счете к расслоению атмосферы. Основная же часть радиации (примерно 80%) беспрепятственно проходит через атмосферу и достигает земной поверхности, которая частично ее поглощает, а частично отражает. Лучистый теплообмен в атмосфере прежде всего оказывает влияние на нижние слои, поскольку они соприкасаются с земной поверхностью. Явления погоды формируются именно в нижнем слое атмосферы.

Энергия, излучаемая Солнцем, переносится через межпланетное пространство к Земле в виде электромагнитных волн, или лучистой энергии. Набор электромагнитных волн различной длины называется спектром излучения.

Солнечная радиация включает в себя длинные электромагнитные волны, например, радиоволны, волны средней длины — инфракрасные (тепловые) и видимые, короткие волны — ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Кроме того, Солнце посылает к Земле космические лучи. При переносе лучистой энергии от Солнца к Земле, занимающем около 9 минут, интенсивность всех волн несколько ослабевает.

Солнце излучает энергию главным образом коротковолновой части спектра. Те цвета, которые мы различаем в видимой части солнечного спектра, являются отдельными волнами света. Красный конец видимой части, спектра содержит самые длинные видимые волны, а ближе к фиолетовому концу спектра цвета солнечного света создаются все более и более короткими Волнами. Еще более короткие волны уже невидимы и представляют собой ультрафиолетовое излучение.

Земная поверхность поглощает в основном коротковолновую радиацию. При этом поверхность нагревается и затем сама начинает излучать радиацию подобно черному телу (см. ниже). Энергия, излучаемая земной поверхностью, лежит в области длинных волн. Коротковолновая радиация обладает значительно большей проникающей способностью, чем длинноволновая. Кроме того, с атмосферой земное излучение и солнечная радиация взаимодействуют совершенно по-разному. Этот факт важен для дальнейшего изложения.