تعد الشمس المصدر الرئيسي لحرارة الغلاف الجوي ، ويُطلق على الأشعة الصادرة منها، والمتجهة نحو الأرض، الإشعاع الشمسي Solar Insolation ، وعندما تصل هذه الأشعة إلى سطح الأرض ترتد مرة ثانية إلى الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، وتعرف حينئذ بالإشعاع الأرضي Terrestrial Radiation، وتعمل هذه الأشعة الأخيرة على تسخين هواء الغلاف الجوي، حيث تنتقل الحرارة في الهواء بمساعدة التوصل الحراري Conduction، وبسبب تيارات الحمل Convection. وعندما يبرد الهواء في النطاقات العليا من الغلاف الجوي يزداد وزنه وترتفع كثافته ويتعرض للهبوط مرة ثانية من أعلى إلى أسفل ليحل بدوره محل الهواء الساخن، الذي سبق أن صعد إلى أعلى (الحركة الرأسية للهواء).
وتتباين المناطق المختلفة على سطح الأرض في كمية ما يصلها من إشعاع شمسي نتيجة لعدة عوامل أهمها:
1- زاوية ميل سقوط الشمس
تكون الأشعة، التي تسقط عمودية قوية، لأنها تتركز على مساحة صغيرة، وتخترق سمكاً أقل من الغلاف الجوي،
2- شفافية الجو
من المعروف أنه كلما كان الجو شفافاً كلما قلت مقدرته على امتصاص الحرارة من أشعة الشمس. وكلما زادت الرطوبة في الجو وزاد ما به من غبار كلما زادت مقدرته على امتصاص الحرارة. ويعمل ثاني أكسيد الكربون كذلك على امتصاص الإشعاع الشمسي. ومن ناحية أخرى تعمل السحب على انعكاس الحرارة الشمسية وتشتيتها.
3- طول النهار
يختلف طول ساعات إشراق الشمس خلال اليوم مع دوائر العرض المختلفة ومع اختلاف فصول السنة كذلك. ويؤدي ازدياد طول فترة النهار إلى ارتفاع كميات من الإشعاع الشمسي الساقط على سطح الأرض. فعند الدائرة الاستوائية يتساوى طول الليل والنهار، وفي حالة تعامد الشمس على مدار السرطان يزداد طول فترة ساعات إشراق الشمس على دوائر العرض في نصف الكرة الشمالي. فتبلغ نحو 13 ساعة عند دائرة العرض 17 درجة شمالاً، ونحو 16 ساعة عند دائرة العرض 49 درجة شمالاً، ونحو 24 ساعة عند دائرة العرض 66.5 درجة شمالاً .
وهناك عوامل أخرى تؤثر في درجة حرارة المكان مثل الارتفاع عن سطح البحر، والقرب والبعد عن المسطحات المائية، واتجاه الرياح، وحركة التيارات البحرية، ونوع غطاء سطح الأرض.
التوزيع الأفقي للحرارة وخطوط الحرارة المتساوية
بفضل انتشار محطات الرصد الجوي في جميع أنحاء العالم، تمكن الباحثون من رصد درجات الحرارة لمواقع متعددة من سطح الأرض، ثم ربط المواقع، التي تتساوى في قيمها الحرارية بخطـوط التساوي الحراري وإنشاء مـا يعرف بخرائط خطوط الحـرارة المتسـاوية Isotherm Maps ، كما توضح (الخريطتان
