Notre planète tire toute son énergie d'une seule source : le Soleil. Le sol, les océans et l'atmosphère reçoivent de l'énergie du Soleil sous forme de rayonnement électromagnétique. La lumière que nous voyons est formée de ce rayonnement. Le rayonnement auquel nos yeux sont sensibles ne représente qu'une petite portion du rayonnement que l'on reçoit du Soleil.

Variations horizontales du rayonnement solaire 
qui arrive à la surface de la Terre.

L'équateur reçoit plus d'énergie que les deux pôles, car :

Les rayons arrivent de façon directe à l'équateur (contrairement aux autres régions où les rayons arrivent à l'oblique) ; 
le Soleil est un peu plus proche de l'équateur que des autres régions. 
La Terre reçoit l'énergie du Soleil, mais elle en perd également sous forme de rayonnement. La Terre rayonne de l'énergie, tout comme notre corps. En effet, tout corps qui possède une température supérieure à 0 Kelvin (-273°C) émet un rayonnement. Dans le cas de la Terre et de notre corps, ce rayonnement se nomme « rayonnement infrarouge ».

Le soleil est la source d'énergie la plus importante que reçoit la Terre. La constante solaire est de 1368 W/m^2. Donc au sommet de l'atmosphère entre l'équateur et les tropiques elle est de 1368 W/m², mais en moyenne globale l'énergie reçue sur la Terre est de : 1368/4 W/m², soit 342 W/m².

Le rayonnement s'étale sur une plus grande surface aux
hautes latitudes (aux pôles) qu'aux basses latitudes (l'équateur). 
Donc l'énergie solaire est moins importante aux pôles qu'à
l'équateur. Donc l'énergie moyenne globale reçue au
sommet de l'atmosphère de la Terre est de 342 W/m².

Sur ces 342 W/m2 qui arrivent au sommet de l'atmosphère, un tiers de l'énergie rebondit sur l'atmosphère, le sol ou les océans... soit 102.W/m2s'échappe vers l'espace ce qui fait que 175.W/m2 arrive à la surface de la Terre.

20 W/m2 de l'énergie est dispersé entre le sol et l'atmosphère ce qui les réchauffe.

80 W/m2 est dispersé pour l'évaporation de l'eau car ceci consomme de l'énergie. Puis quand la vapeur se transforme en eau (pour les nuages, pluie...) cela libère de l'énergie chauffant l'atmosphère.

La Terre rayonne 415 W/m2 sous forme d'infrarouge soit plus d'énergie qu'elle en reçoit. Ceci est dû à l'effet de serre. Ce sont des gaz qui laissent passer la lumière (ondes courtes) arrivant du Soleil vers la Terre qui piègent le rayonnement infrarouge (les ondes longues) entre les gaz à effet de serre de l'atmosphère et la Terre. Pour plus d'infos sur ces gaz... 395.W/m2 chauffent l'atmosphère sur ces 415.W/m2 et 20.W/m2s'échappent vers l'espace. 340.W/m2 alimentent l'effet de serre soit un mécanisme qui permet de réutiliser en boucle, les rayonnements infrarouge.

Puis 55 W/m2 sont évacués vers l'espace. Ce qui fait que la Terre renvoie autant d'énergie vers l'espace qu'elle en utilise comme sur les 342.W/m2 de lumière que l'atmosphère reçoit, 102.W/m2 sont perdus soit 240.W/m2 sont conservés. Comme l'atmosphère évacue la chaleur reçue vers l'espace soit 65+20+80+20+55=240.W/m2. cela équilibre tout.

Voici une vidéo du CNES parlant du bilan thermique de la Terre.

Le rayonnement aux ondes courtes et l'atmosphère

L'atmosphère fait écran total aux rayons gammas et rayons X. Leur interaction avec l'atmosphère supérieure donne l'ionosphère. Seule une partie de l'UV, le spectre de la lumière visible et les ondes radio atteignent le sol.

L'atmosphère est une enveloppe gazeuse entourant la Terre. D'énormes quantités de méthane, d'ammoniac, de vapeur d'eau et de gaz carbonique qui composent notre atmosphère viennent du centre de la Terre !

Au début la Terre ne possédait pas d'atmosphère. Celle-ci a dû s'échapper vers l'espace de la même façon que les vapeurs d'un liquide en ébullition. En effet, les gaz de l'atmosphère primitive, l'hélium et l'hydrogène, étaient suffisamment légers pour échapper à la force d'attraction de la Terre sous l'effet du rayonnement intense du Soleil, et la plus grande partie de ces gaz s'est perdue dans l'espace. Certains gaz ont aussi été expulsés par les volcans au début de l'existence de la Terre et par les premiers êtres vivants.

L'atmosphère joue plusieurs rôles : elle nous fournit l'air que nous respirons, ses gaz retiennent la chaleur dont bénéficie la Terre, et sa couche d'ozone protectrice nous sert d'écran contre le rayonnement UV émis par le Soleil.

Elle sert également de réservoir pour les substances naturelles ainsi que les émissions qui découlent de l'activité humaine. Dans cet «entrepôt», il se produit des actions et des réactions physiques et chimiques, dont la plupart peuvent altérer nos systèmes climatiques ou météorologiques.

L'atmosphère est constituée principalement d'un mélange gazeux : l'air. Il composé de :

Dioxyde de carbone (CO2) : 0,035 %

Azote (N2) 78 %

Oxygène (O2) 21 %

Argon (A) 0,93 %

Vapeur d'eau (H2O) 0 - 4 %

Néon (Ne) 0,0018 %

Krypton (Kr) 0,000114 %

Hydrogène (H) 0,00005 %

Oxyde d'azote (N2O) 0,00005 %

Xénon (Xe) 0,0000087 %

Ozone (O3) 0 - 0,000001 %

des quantités proportionnellement infimes, d'hélium, de méthane, de monoxyde de carbone, des composés organiques, ...

Bien que de l'air soit bien mélangé dans toute l'atmosphère elle n'est pas elle-même physiquement uniforme mais a des variations significatives en température et en pression avec l'altitude, qui définissent un certain nombre de couches atmosphériques. Elle est composée de quatre couches où la température est alternativement décroissante ou croissante.