太阳辐射透过地球大气到达地球表面，在地球表面和大气之间进行着一系列的能量转换，形成地球表面复杂的大气热力状况，维持着地球表面的热量平衡。
地球上许许多多与人类生活和生产密切相关的大气现象，都与大气的热力作用有关。大气的热力作用主要表现为大气对太阳辐射的削弱作用和大气的温室效应。
（一）大气对太阳辐射的削弱作用 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。由于大气对太阳辐射的吸引、反射和散射作用，实际到达地球表面的太阳辐射小于到达大气上界的太阳辐射。
大气对太阳辐射的吸收具有选择性。平流层大气中的臭氧，主要吸收太阳辐射时中波长较短的紫外线。对流层大气中的水汽和二氧化碳等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。由此可见，大气直接吸收收的太阳辐射能量是很少的。
大气中的云层和较大颗粒的尘埃，能将投射到其上的太阳辐射的一部分，又反射回宇宙空间。云的反射作用最为显著。云层越厚，云量越多，反射越强。在夏季，多云的白天，气温不会太高，就是因为云的反射减少了到达地面的太阳辐射。
当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向四面八方散射开来，从而使一部分太阳辐射不能到达地面。 大气对太阳辐射的反射、散射和吸收作用，削弱了到达地面的太阳辐射。但是，不同纬度乏地区又有差异。太阳高度越大的地区，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱得越少，最后到达地面的太阳辐射就越多；反之越少（图2.5）。这是太阳辐射由低纬向两极递减的原因之一。