De aarde beweegt – net als alle andere planeten – niet in een mooie cirkel om de zon, maar in een ellips. Hierdoor staat deze niet altijd even ver van de zon. In het perihelium (het punt waar een planeet het dichtst bij de zon staat) is de afstand tot de zon 147,1 miljoen kilometer. In het aphelium (het verst bij de zon vandaan) zitten we 152,1 miljoen kilometer van de zon af. De gemiddelde afstand van de aarde tot de zon is dus 149,6 miljoen kilometer. Ondanks deze enorme afstand zien we niet alleen, maar voelen we ook de invloed van de zon op aarde.
Veel licht bereikt de aarde niet; een belangrijke oorzaak daarvan is de ozonlaag. Het zonlicht dat de aarde wel bereikt bestaat voor 52% uit zichtbaar licht. Zichtbaar (wit) licht is een ‘mengsel’ van alle kleuren. Deze kleuren hebben ieder een eigen golflengte die tussen de 400 en 780 nm zit. Het licht aan de kant van 780 nm neemt men waar als rood en aan de kant van 380 nm als paars. Zichtbaar licht zorgt ervoor dat wij dingen kunnen zien. 44% van ons zonlicht is infraroodstraling (IR). IR-straling heeft golflengtes van 780 nm tot maar liefst 1 mm. Deze straling is niet zichtbaar voor het menselijk oog, maar wordt ervaren als warmte. De overige 4% is UV-licht met een relatief kleine golflengte: 10 tot 400 nm.
De hoeveelheid energie (licht) die de zon aan de aarde levert, is gelijk aan de energie die de aarde uitstraalt naar het heelal. Dit is het stralingsbalans. Oceanen zijn relatief warm en wolken zijn relatief koud. De lokale stralingsbalans van de aarde versterkt deze temperatuurverschillen. Warme gebieden (bijvoorbeeld onbewolkte oceanen) absorberen zonnestralen en warmen nog sterker op, koude gebieden (wolkentoppen) weerkaatsen deze stralen en koelen nog verder af. De temperatuurverschillen veroorzaken luchtstromen die door de lokale verschillen in stand worden gehouden. Dit effect zorgt voor grootschalige weersverschijnselen (bijvoorbeeld passaatwinden, die altijd in dezelfde richting waaien) maar ook voor kleine lokale verschijnselen, zoals het briesje aan de kust.
De stralingsbalans kan ook uit evenwicht raken. Bijvoorbeeld door meteorietinslagen in het verre verleden, maar de energie kan ook uit de aarde zelf komen en de balans verstoren, zoals bleek na de uitbarsting van de Filippijnse vulkaan Pinatubo in 1991. De uitstoot van zo’n grote hoeveelheid lava en as heeft gezorgd voor grote hoeveelheden stof en fijn stof in de stratosfeer. Dit had een zodanig negatief effect op de ozonlaag in de atmosfeer, dat de hoeveelheid ozon in de gematigde zones het laagst gemeten niveau ooit bereikte en het ozongat boven Antarctica de grootste omvang tot dan toe kreeg. Door dit verschijnsel wordt minder zonlicht tegengehouden en warmt de aarde op.
Ook de mens zorgt voor een verstoring in het evenwicht; onder andere de industrie, reizen, en ontbossing zorgen ervoor dat er veel CO2 (en waterdamp) in de lucht komt en blijft. CO2 en waterdamp laten de invallende zonne-energie ongehinderd door, maar absorberen de uitgestraalde thermische energie. Ook het gebruik van chloorfluorkoolwaterstoffen (cfk’s) in de jaren tussen 1960 en 1980 is een oorzaak geweest voor een verstoring van het evenwicht. Chloorfluorkoolwaterstoffen zijn onder normale omstandigheden inert (traag), vandaar hun grote populariteit als onder meer drijfgas (in spuitbussen) en blaasmiddel in schuimmiddelen.
Echter, de cfk’s ontleden door de door ozon (O3) geabsorbeerde UV-straling, waarbij onder meer chloorradicalen gevormd. Deze zetten een reeks reacties in gang en uiteindelijk verdwijnt ozon. Boven Australië en het zuidpoolgebied is de ozonconcentratie de afgelopen tientallen jaren zo gering geworden, dat men spreekt van een gat in de ozonlaag.
