Izvori energije za Zemljinu površinu i atmosferu

Premda postoje brojni energetski izvori kojima se Zemljina površina i atmosfera njome obogaćuje, u meteorologiji se općenito Sunce smatra kao jedini energijski izvor. Teoretski, to nije potpuno točno. Osim Sunca, do Zemlje dolazi toplinska energija izračena i sa drugih nebeskih tijela, u prvome redu ona reflektirana od Mjeseca (koja je opet Sunčeva ali dolazi neizravnim putem) te ostalih planeta Sunčeva sustava, zatim energija koja dolazi izvan Sunčevog sustava, energija iz unutrašnjosti Zemlje, energija proizvedena ljudskim djelovanjem, energija nastala nuklearnim raspadima radioaktivnih elemenata itd.  Energija koja se stvara ljudskim djelovanjem posebno značajan utjecaj ima u područjima razvijene industrije i stambenih gradskih četvrti.

Sunce je glavni izvor energije za Zemljinu površinu i atmosferu. Od njegove ukupno izračene energije, samo vrlo mali dio dospijeva do Zemlje (1/2,33•10⁹). Položaj Zemlje na putanji oko Sunca (ekliptici), kao i njezina vrtnja oko osi, izravno utječu na količinu Sunčeve energije koju primaju pojedina područja Zemlje - zbog revolucije Zemlje i nagnutosti osi prema ekliptici nastaju godišnja doba, a uslijed vrtnje oko osi smjena dana i noći.

Izračena Sunčeva energija dijeli se na korpuskularnu energiju (tzv. Sunčev vjetar) i elektromagnetsko zračenje. Korpuskularna energija, odnosno čestice velikih brzina koje napuštaju Sunce, je vrlo promjenjiva tijekom vremena i zavisi od Sunčeve aktivnosti. Brzina tih čestica iznosi od 100 do 10000km/s. Dio te energije dolazi i do Zemlje. Kako je Zemlja "zaštićena" vlastitim magnetskim poljem, to mnoge od čestica, uslijed svojeg električnog naboja, ostaju zarobljene u magnetskom polju na velikoj udaljenosti od Zemljine površine. One pritom djeluju na električna svojstva atmosfere, izazivaju pojavu polarnog svjetla i utječu na telekomunikacije. Vrlo brze čestice mogu doprijeti i do Zemljine površine i tada ih nazivamo kozmičke zrake. Djeluju štetno na živa bića.

Elektromagnetsko zračenje Sunca uglavnom je stalne jačine i širi se brzinom svjetlosti. Valovi koje izrači Sunce nalaze se u razmaku duljina između 0,1nm i 1km, a za meteorologiju je bitan dio spektra valnih duljina koji se nalazi između 0,2 i 4 mikrometra. Taj dio spektra se naziva kratkovalno zračenje. Osim kratkovalnog, možemo definirati i vidljivi spektar (0,4 do 0,76 mikrometara) te ultraljubičasti spektar nešto kraćih duljina od vidljivog spektra. Kratkovalno zračenje osnovni je izvor toplinske energije koja stvara meteorološke procese na Zemljinoj površini i u atmosferi.