射入的太阳辐射和地球—大气系统辐射出去的能量二者之间的平衡。地球表面温度的相对稳定就反映了这一平衡。影响热量平衡有两个因素，一是地球—大气系统对太阳辐射的反射或吸收，另一个是所吸收的能量被地面和大气层以红外波的形式再辐射。

　　被反射回宇宙空间去的约占射入的太阳辐射的30％，这一数值被称为地球的反照（射）率。如果把射入的能量作为100份，那么地球和大气层总共吸收射入能量的70％，也就是没有被反射回宇宙空间去的那部分能量；空气吸收了约20份，地球表面吸收了50份。为了保持平衡，地球—大气系统必须辐射出去70份到宇宙空间去。由于地面辐射的很大一部分被大气层所吸收，因此，从地球表面直接辐射到宇宙空间去的能量只是地球表面所吸收的能量的很小一部分。向宇宙空间辐射的能量大部分是从大气层辐射出去的，而且其中主要部分是从对流层中辐射出去的，因为吸收地面红外辐射的最主要的气体——水蒸汽，就集中在这一层中。

　　地球表面和大气层之间的能量交换主要是通过辐射进行传送的。但是，通过水的蒸发把能量以潜热的形式输送到大气层中也是一个很重要的方面。通过空气的扰动直接把热量（与“潜热”相对而言）向地面输送或者从地面向上输送。空气的扰动对于地球表面和大气之间的能量交换来说是又一个机制。例如，地面之上的空气通过和地面的直接接触而变热，然后，这部分变热的空气作为载热体，通过扰动向上运动，与上面的空气混合。

　　由于下述两个重要方面：一，大气层和地球表面之间通过强烈的辐射进行热量交换，二，空气对于主要由短波构成的太阳辐射是比较“透明”的，可以允许射来的太阳能的大部分到达地球表面，使大气层具有温室效应。

　　热量平衡赤道地区的地球表面与太阳光线垂直，接收最直接的太阳辐射。而在高纬度地区，同样的太阳光束分布在较大的面积上，使单位面积上所得的热量减少。

　　就整个地球来说，它所吸收的能量和辐射出去的能量始终维持着平衡。然而，在低纬度地区，地球表面吸收的能量要大于辐射出去的能量，而在高纬度地区则相反，吸收的能量要小于辐射出去的能量。在低纬度和高纬度之间这种不平衡是形成大气环流的一个主要因素。为了维持地球—大气系统的热量平衡，低纬度的过剩热量就必然要通过大气环流和洋流输送到极地方向去。