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Presque toute l’énergie qui anime l’atmosphère terrestre provient du Soleil. La chaleur solaire alimente les processus clés de la planète, tandis que l’effet de serre de l’atmosphère et l’inclinaison axiale de la Terre façonnent les conditions météorologiques et la circulation de l’air. En bref, tous les aspects de la météo sur Terre remontent à l’énergie solaire.
Le Soleil, une naine jaune G2, est plus de 100 fois plus large que la Terre et a une température moyenne de surface de 5 538°C (10 000°F). Il émet un spectre de rayonnement, mais la composante thermique (infrarouge) est la plus pertinente pour les systèmes météorologiques. L’expérience SORCE (Solar Radiation and Climate Experiment) de la NASA confirme que l’irradiation solaire est la principale source d’énergie pour le climat de la Terre.
Le rayonnement solaire n’est pas réparti uniformément sur la planète. L'équateur reçoit le plus de lumière directe du soleil, produisant un chauffage intense, tandis que les pôles en reçoivent le moins. Cette répartition inégale de l'énergie crée des gradients de température qui entraînent la convection atmosphérique et les courants océaniques.
La rotation de la Terre transforme ces gradients de température en modèles de circulation dynamiques. L'effet Coriolis, combiné aux gradients thermiques, génère des alizés, des courants-jets et des gyres océaniques, redistribuant la chaleur de l'équateur vers les pôles et façonnant la météo mondiale.
L'inclinaison axiale de 23,5° fait que les hémisphères s'inclinent alternativement vers ou loin du Soleil, produisant des variations saisonnières de l'énergie solaire. Lorsqu’un hémisphère s’incline vers le Soleil, il reçoit des rayons plus directs, ce qui entraîne des températures et des conditions estivales plus chaudes. L'inverse se produit en hiver.