大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换。太阳辐射是地球大气最重要的能量来源。
一、大气的削弱作用
投射到地球上的太阳辐射，要穿过厚厚的大气才能到达地球表面。太阳辐射在传播过程中，小部分被大气吸收、反射或散射，大部分到达地球表面。
二、大气的受热过程
到达地球表面的太阳辐射，被地面吸收和反射。地面因吸收太阳辐射而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气。近地面大气吸收地面长波辐射以后，又以对流、传导等方式层层向上传递能量。
从大气的受热过程看，大气对太阳短波辐射吸收较少，太阳短波辐射能够透过大气到达地面;大气对地面长波辐射吸收较多，绝大部分地面长波辐射被大气截留。所以，地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源，对流层大气的热量主要也是来源于此。
三、大气的保温作用
对流层中的水汽、二氧化碳等，吸收长波辐射的能力很强。因此，地面辐射的长波辐射除极少部分穿过大气，到达宇宙空间外，绝大部分(75%~95%)被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收。大气在吸收地面长波辐射后会增温。
大气在增温的同时，也向外辐射长波辐射。大气辐射除一小部分向上射向宇宙空间外，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射方向相反，故称大气逆辐射。大气逆辐射把热量传给地面，这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。地球有大气层，天空有云，特别是浓密的低云时，大气逆辐射更强，保温效果更强，而月球没有大气层，昼夜温差大。
