气候学/日照和热量平衡
太阳辐照度（SI）是功率单位面积（瓦特每平方米，W/m2），来自太阳的电磁辐射，如在波长范围内测量仪器的报道。这种集成的太阳辐照度被称为太阳辐照度，太阳照射，太阳日照，或日照。太阳是地球的主要能量来源。太阳以短波的形式向太空各个方向辐射能量，这被称为太阳辐射。
- 地球表面只接收到一部分这种辐射能量（太阳辐射能量的1,000,000,000个单位中的2个单位）。
- 地球表面以短波形式接收的能量被称为入射太阳辐射或日照。
- 地球表面接收的日照量远远小于太阳辐射的量，这是因为地球的体积很小，而且它距离太阳很远。
- 此外，大气中存在的水蒸气、尘埃颗粒、臭氧和其他气体吸收了少量的太阳辐射。
- 由于地球与太阳之间距离的变化，大气顶端接收到的太阳辐射量在一年中略有变化。
- 在地球绕太阳公转的过程中，地球在7月4日最远离太阳。地球的这个位置被称为远日点。在1月3日，地球最靠近太阳。这个位置被称为近日点.
- 由于地球与太阳之间距离的变化，地球在1月3日接收到的年日照量略高于7月4日接收到的量。
- 然而，这种变化的影响被一些其他因素掩盖，如陆地和海洋的分布以及大气环流。因此，这种变化对地球表面每日天气变化的影响并不大。
地球表面接收到的日照量并非处处均匀。它随地点和时间而异。当热带地区接收到的年日照量最大时，它逐渐向两极减少。日照量在夏季更多，在冬季更少。影响日照量的主要因素是：--
- 太阳辐射输出/常数
- 太阳光线入射角
- 日照时间
- 地球与太阳的距离
- 大气透明度
日照量也因昼夜长短而异。昼夜长短可能因纬度或季节变化而异。白天越长，日照量就越大，因为阳光照射的时间更长。日照时间从赤道向两极变化，从季节到季节变化，因此，倾角也相应变化。
日照量也取决于大气的透明度。云量及其厚度、尘埃和水蒸气决定了大气的透明度，影响着太阳辐射的反射、吸收和透射。
日照总量在热带地区最大。在45˚纬度，日照量只有75%，北极圈和南极圈约为58%，两极只有约40%。
地球大气顶端接收到的日照量被称为太阳常数。它是在大气顶端（热顶层）垂直于太阳光束的平面上接收到的。热顶层接收到的平均日照量，即1368Wm2（瓦特每平方米）能量（太阳常数），以短波形式接收。因此，对于地球与太阳之间的平均距离，它被称为太阳常数。这些太阳常数在1 Wm2内发生变化，这是由于太阳表面周期性扰动和爆炸引起的，基本上与太阳黑子有关。太阳黑子是太阳表面可见的暗而凉爽的区域。最近的研究表明，当太阳黑子数量很多时，会释放出越来越多的能量。太阳黑子的数量也呈规律性增加或减少，形成一个11年的周期。
由于地球是类球体，太阳光线以不同的角度照射到地球表面的不同地方。这取决于该地点的纬度。纬度越高，太阳光线与地球表面的夹角就越小。垂直光线覆盖的面积始终小于斜光线覆盖的面积。如果覆盖的面积更大，能量就会分散，每个单位面积接收到的净能量就会减少。与以大角度照射的光线相比，以小角度照射的光线穿过更多的大气层。太阳光线照射到地球表面的角度被称为入射角。它控制着地球表面接收到的日照量。日照量由一天中的时间（早晨、中午和晚上）、纬度（赤道到两极）和季节（夏季、秋季、冬季和春季）决定。当太阳光线垂直照射或太阳直接位于头顶时，光线的入射角为90度。与倾斜的太阳光束相比，光束在较小的区域内传播。当太阳处于垂直位置时，光束将在1英里内传播，但在倾斜位置（300角）下，相同的光束将在2英里内传播。很明显，倾斜光线比垂直光线损失了更多的辐射能量。因此，平均而言，赤道地区接收到的日照量大约是极地地区的2.4倍。
日照时间决定了阳光照射的时长，这会影响地球表面接收到的太阳辐射量。阳光照射的时间越长，地球的一部分接收到的太阳辐射量就越多。例如，在赤道地区，所有月份的昼夜长短都是12个小时，但在北极和南极的热带地区，阳光照射的时长在0到24小时之间变化。在秋分和春分(9月23日和3月21日)，太阳在中午时分位于赤道上空。在这些日子里，地球上各地的昼夜相等，赤道接收到的日照量最大，向两极日照量逐渐减少。这是因为赤道上阳光直射，但随着纬度的增加，光线越来越倾斜。因此，向两极方向，接收到的能量不断减少。
地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，导致地球与太阳之间的距离在一年中不断变化。这会导致地球接收到的太阳能出现季节性变化。地球与太阳之间的平均距离约为149,600,000公里（92,900,000英里）。当地球处于最远点(15200万公里)时，被称为‘远日点’在7月4日。在近日点(14700万公里)出现在1月3日，这是最接近的距离。在远日点期间，北半球朝向太阳，因此接收到的能量比近日点（南半球）少约7%。
由于大气成分和层次的不同，它并不能对来自太阳的所有辐射都透明。它也是影响到达地球表面的太阳辐射量的控制因素之一。大气是由气体、水汽和颗粒物质组成的。大气是由气体混合而成，例如氮气 (N)、氧气 (O2)、氩气、二氧化碳、氖气 (Ne)、氦气 (He)、甲烷 (CH4)、氪气 (Kr)、臭氧 (O3)、氧化亚氮 (N2O)、氢气 (H) 和氙气 (Xe)。大气中还含有水汽，即气态的水。