Spójrzmy na rycinę.
Słońce jest głównym źródłem energii jaka dociera do Ziemi z kosmosu (1). Jest to promieniowanie krótkofalowe.
Co się dzieje z promieniowaniem słonecznym gdy przechodzi przez atmosferę?
Część promieniowania słonecznego dociera do powierzchni Ziemi, która jest bardzo zróżnicowana, pokryta m.in. lasami, oceanami, pustyniami, sawannami, miastami, lodem i śniegiem (2).
Powierzchnia Ziemi nie pochłania całego promieniowania słonecznego, częściowo je odbija. Zwłaszcza jasne powierzchnie, jak lód czy śnieg, charakteryzujące się wysokim albedo, odbijają znaczną część docierającego promieniowania słonecznego (3).
Odbicie promieniowania ma miejsce nie tylko na powierzchni Ziemi. Także chmury i niektóre aerozole atmosferyczne odbijają promieniowanie słoneczne (4).
Pochłanianie promieniowania (absorpcja) zachodzi nie tylko na powierzchni Ziemi, ale również w powietrzu; niektóre cząsteczki gazów i cząstki stałe absorbują część promieniowania krótkofalowego (5).
Ta część promieniowania słonecznego, która zostanie pochłonięta przez powierzchnię Ziemi (lub różne obiekty znajdujące się na jej powierzchni), podlega przemianom fizycznym (zostaje zamieniona na energię kinetyczną i potencjalną cząstek pochłaniających), a następnie powierzchnia Ziemi (lub te obiekty) oddaje pochłoniętą energię w postaci promieniowania długofalowego (inaczej: podczerwonego, cieplnego), ogrzewając tak podłoże, jak też atmosferę. Popatrzmy teraz co się dzieje z ziemskim promieniowaniem długofalowym dostarczanym od powierzchni ziemi ku atmosferze (6).
Część energii jest zużywana na parowanie wody (7).
Zachodzi tu proces, który obserwujemy np. gotując wodę w czajniku: aby zamienić wodę w stanie ciekłym na wodę w stanie gazowym (czyli parę wodną) musimy dostarczyć energii, czyli podgrzać ją. W przyrodzie woda w stanie ciekłym, np. w oceanach, paruje tworząc parę wodną w powietrzu. Część promieniowania podczerwonego uchodzi bezpośrednio w kosmos, ale stosunkowo niewiele (8).
Chmury nie tylko odbijają promieniowanie słoneczne (krótkofalowe), one także pochłaniają promieniowanie długofalowe, docierające od powierzchni Ziemi (9).
Ponadto w powietrzu znajdują się cząstki stałe i gazy, które pochłaniają ziemskie promieniowanie podczerwone (10).
Promieniowanie podczerwone pochłonięte w atmosferze przez cząstki stałe, ciekłe i gazy podlega przemianom fizycznym, a następnie jest emitowane we wszystkich kierunkach, w tym z powrotem ku powierzchni Ziemi, co nazywamy promieniowaniem zwrotnym atmosfery.