Do khả năng hấp thu nă ng lượng bức xạ mặt trời kém của không khí (chỉ được
khoảng 14% tổng năng lượng bức xạ mặt trời xuyên qua khí quyển), không khí ít bị đốt nóng trực tiếp bởi bức xạ mặt trời. Nguồn nhiệt cơ bản để đốt nóng không khí là do mặt đất cung cấp.
Mặt đất nhận được bức xạ mặt trời và nóng lên, một phần lượng nhiệt đó được nhường cho các lớp khí quyển ở phía trên. Trung bình bề mặt đất toả vào khí quyển 37% năng lượng bức xạ mà nó nhậ n được. Bề mặt cát nhường nhiệt cho khí quyển 49%. Mặt nước chỉ nhường cho khí quyển từ 0 - 4% năng lượng nhận được.
Quá trình trao đổi nhiệt giữa đất và không khí diễn ra suốt ngày đêm. Vào ban ngà y khi nhậ n được năng lượng bức xạ mặt trời, mặt đất nóng hơn không khí, đất
nhường nhiệt cho không khí. Ban đêm khi mặt đất lạnh đi không khí lạ i nhường nhiệt cho mặt đất.
2. Những phương thức truyề n nhiệt trong không khí.
Sự trao đổi nhiệt giữa đất và không khí có được là nhờ những phương thức truyền nhiệt sau:
2.1. Phương thức truyền nhiệt phân tử.
Ban ngà y, do tác dụng của bức xạ mặt trời, mặt đất nóng lên. Khi mặt đất nóng lên là m cho những phân tử khí nằm sát mặt đất nóng lên. Những phân tử này sau khi nhậ n nhiệt chuyển động nha nh hơn và truyền nhiệt cho nhữ ng phân tử khí nằ m xa mặt đất hơn, cứ như vậy một lớp không khí được đốt nóng lên. Nhưng bằng phương thức này sự truyền nhiệt xảy ra chậm và chỉ có một lớp không khí rất mỏng được đốt nóng.
2.2. Phương thức đối lưu nhiệt.
Phương thức đối lưu nhiệt xảy ra khi mặt đất được đốt nóng dữ dội làm cho lớp không khí phía dưới nóng lên mạnh. Đó chính là nguyê n nhân sinh ra sự chuyể n động của những thể tíc h khí riêng biệt (những dòng khí) theo phương thẳng đứng. Không khí nóng từ dưới bốc lên, không khí lạnh ở trên tràn xuống. Cứ như vậy một lớp không khí khá dày được đốt nóng.
2.3. Phương thức bình lưu.
Do mặt đất hấp thụ nhiệt ở mọi nơi không giống nhau, có nơi nhận được nhiều nhiệt, có nơi nhận được ít nhiệt nhưng chủ yếu phụ thuộc vào đặc điể m của bề mặt. Nơi nhậ n được nhiệt nhiều nhiệt độ cao hơn, nên áp suất thấp. Nơi nhận được ít nhiệt lạnh hơn thì áp suất cao. Vì vậy có sự chuyển dịc h của không khí từ nơi áp suất cao đến nơi áp suất thấp. Nhiệt được truyề n đi do sự chuyển vận của không khí theo phương nằ m ngang như vậy gọi là phương thức bình lưu.
2.4. Phương thức loạn lưu.
Khi không khí chuyển động trên bề mặt không bằng phẳ ng do ma sát sẽ xuất
hiện những xoáy có kích thước không giống nhau, những xoáy nà y chuyển động không
theo một hướng nhất định. Có thể chuyể n động theo phương thẳng đứng rồi lại chuyển động theo phương nằm ngang,... Bề mặt càng gồ ghề, gió càng mạnh thì loạn lưu càng lớn. Loạn lưu phát triển mạ nh vào ban ngày còn ban đêm yếu.
2.5. Phương thức phát x ạ.
Các lớp không khí ở bên dưới được nóng lê n khi hấp thụ sóng dài Eđ và luồ ng phát xạ sóng ngắn Rn của mặt đất. Các lớp này lại phát xạ là m nóng những lớp không khí bên trên (luồng phát xạ sóng ngắn chỉ có vào ban ngày).
Khi mặt đất nóng lên, từ bề mặt đất hơi nước bốc lên cao. Đến một độ cao nhất định nào đó, gặp điều kiệ n thuậ n lợi lượng hơi nước đó ngưng kết. Trong quá trình ngưng kết sẽ tỏa nhiệt, lượng nhiệt này sẽ đốt nóng không khí.
Trong những phương thức truyền nhiệt trên, phương thức truyền nhiệt đối lưu, loạn lưu, phương thức phát xạ và phương thức truyền nhiệt bình lưu đóng vai trò quan khối hơn nhiề u so với ha i phương thức còn lại.