太阳辐射通过大气圈,然后到达地表。由于大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射作用,使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面,所以在地球表面所获得的太阳辐射强度比大气上界要小。太阳辐射穿过大气层时,大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。水汽吸收最强的是在红外区。最强的太阳辐射能是短波部分,因此水汽从进入大气中的总辐射能量内吸收的能量并不多。所以大气因直接吸收太阳辐射而引起的增温并不显著。
大气中的主要气体是氮和氧,只有氧能微弱地吸收太阳辐射。臭氧在大气中含量虽少,但对太阳辐射能量的吸收很强。吸收的太阳辐射量相当多。二氧化碳对太阳辐射的吸收总的说来是比较弱的,仅对红外区吸收较强,但这一区域的太阳辐射很微弱,被吸收后对整个太阳辐射的影响不大。此外,悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质,也能吸收一部分太阳辐射,但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多(如有沙暴、烟幕或浮尘)时,吸收才比较著。由以上分析可知,大气对太阳辐射的吸收具有选择性。由于大气中主要吸收物质(臭氧和水汽）对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说,大气直接吸收的太阳辐射并不多,特别是对于对流层大气来说,太阳辐射不是主要的直接热源。太阳辐射通过大气,遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时,都要发生散射。但散射只是改变辐射的方向,使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播。因而经过散射,一部分太阳辐射就到不了地面。
在太阳辐射通过大气时,由于空气分子散射的结果,波长较短的光被散射得较多。雨后天晴,天空呈青蓝色,就是因为太阳辐射中青蓝色波长较短,容易被大气散射的缘故。大气中云层和较大颗粒的尘埃能将太阳辐射中一部分能量反射到宇宙空间去。其中云的反射作用最为显著,太阳辐射遇到云时被反射一部分或大部分。反射对各种波长没有选择性,所以,反射光呈白色。
上述三种方式中,反射作用最重要,尤其是云层对太阳辐射的反射最为明显,另外还包括大气散射回宇宙以及地面反射回宇宙的部分;散射作用次之,形成了到达地面的散射辐射;吸收作用相对最小。到达地面的太阳辐射有两部分:一是太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的,称为太阳直接辐射;一是经过散射后自天空投射到地面的,称为散射辐射,两者之和称为总辐射。太阳直接辐射的强弱和许多因子有关,其中最主要的有两个,即太阳高度角和大气透明度。太阳高度角不同时,地表面单位面积上所获得的太阳辐射也就不同。（1）太阳高度角愈小,等量的太阳辐射散布的面积就愈大，因而地表单位面积上所获得的太阳辐射就愈小。（2）太阳高度角愈小,太阳辐射穿过的大气层愈厚，因此太阳辐射被减弱也较多,到达地面的直接辐射就较少。
总辐射随纬度的分布一般是：纬度愈低,总辐射愈大。反之就愈小。由于赤道附近云多，太阳辐射减弱的也多，因此有效辐射的最大值并不在赤道，而在20°N。据研究,我国年辐射总量最高地区在西藏、青海，新疆和黄河流域次之。而长江流域与大部分华南地区则反而减少,这是因为西北、华北地区晴朗干燥的天气较多,总辐射也较大。长江中、下游云量多,总辐射较小；西藏海拔高度大,总辐射量也大。投射到地面的太阳辐射,并非完全被地面所吸收,其中一部分被地面所反射。地表对太阳射的反射率,决定于地表面的性质和状态。陆地表面对太阳辐射的反射率约为10%-30%。雪面反射率很大,约为60%,洁白的雪面甚至可达90%。水面的反射率随水的平静程度和太阳高度角的大小而变。总的说来水面比陆面反射率稍小一些。由此可见,即使总辐射的强度一样,不同性质的地表真正得到的太阳辐射,仍有很大差异,这也是导致地表温度分布不均匀的重要原因之一。太阳辐射虽然是地球上的主要能源,但因为大气本身对太阳辐射直接吸收很少,而水、陆、植被等地球表面(又称下垫面)却能大量吸收太阳辐射,并经转化供给大气,从这个意义来说,下垫面是大气的直接热源。地面能吸收太阳短波辐射,同时按其本身的温度不断地向外放射长波辐射。大气对太阳短波辐射几乎是透明的、吸收很少,但对地面的长波辐射却能强烈吸收。大气中对长波辐射的吸收起重要作用的成分有水汽、液态水、二氧化碳和臭氧等。水汽对长波辐射的吸收最为显著。
大气也按其本身的温度,向外放射长波辐射。通过长波辐射,地面和大气之间,以及大气中气层和气层之间,相互交换热量,并也将热量向宇宙空间散发。大气辐射指向地面的部分称为大气逆辐射。大气逆辐射使地面因放射辐射而损耗的能量得到一定的补偿,由此可看出大气对地面有一种保暖作用,这种作用称为大气的保温效应。据计算,如果没有大气,近地面的平均温度应为-23℃,但实际上近地面的均温是15C,也就是说大气的存在使近地面的温度提高了38℃。
大气吸收地面长波辐射的同时，又以辐射的方式向外放射能量，大气这种向外放射能量的方式，称为大气辐射。
大气吸收地面长波辐射的同时，又以辐射的方式向外放射能量。大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。大气辐射中向下的部分，因为与地面辐射方向相反，称为大气逆辐射。
（1）温室效应
由于大气逆辐射的存在, 使地面实际损失的热量比它以长波辐射放出的热量要少一些。月球则因为没有像地球这样的大气，表面温度变化剧烈。谭老师地理工作室综合整理
（2）白天云天气温比晴天低；夜里云天气温比晴天高。白天多云，云层对太阳辐射的反射作用增强，到达地面的太阳辐射少，所以地面温度比晴天低；夜间多云，由于云层吸收地面长波辐射并使大气逆辐射作用增强，补偿了地面辐射散失的热量，所以地面温度比晴天高。
晴朗的夜晚，天空没有云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失大，这样的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻。寒冬里人造烟幕能起到防霜冻作用，人造烟幕中含有大量的二氧化碳、水汽、尘埃，能强烈地吸收地面辐射，从而增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温的作用，所以可以预防霜冻。
大气逆辐射由两部分组成：
（1）来自大气本身的热辐射。主要是地面以上1~2 km内的水汽和二氧化碳的辐射；
（2）来自云的热辐射。是云体发射出并经过大气窗口到达地面的长波辐射。
大气逆辐射强弱主要取决于大气层的温度和湿度的垂直分布，除此之外与云的状况密切相关，但没有显著的日变化。云量多，空气湿度大，大气逆辐射强。简单理解就是地面射出的光很容易被云反射回来。
空气洁净，云量少，被大气反射的太阳直接辐射少，大多射到地面，地面辐射加强，大气辐射也跟着加强，大气逆辐射也随之加强。
