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El Sol se formó hace 4,6 Ga como consecuencia de la contracción lenta de una nube de gases en rotación, principalmente H y He, bajo la acción de su propia atracción gravitatoria. En su interior tiene lugar la producción de energía mediante la fusión nuclear de H a He.

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La fuente solar representa más del 99,9 % de la energía total que recibe la biosfera. La energía geotérmica y la generada por las mareas son otras fuentes de energía que pueden tener una gran importancia a nivel local. Parte de la energía procedente del Sol es absorbida por el planeta, transformándose en energía térmica que determina la estructura y dinámica de las envolturas fluidas.

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El Sol emite energía en forma de radiación electromagnética compuesta por partículas de comportamiento ondulatorio (fotones) caracterizadas por una frecuencia (v, en Hz o ciclos s–1) o su inverso, una longitud de onda (l, m), que transportan energía de acuerdo con la expresión donde E se mide en julios, c es la velocidad de la  luz (3 108 m s–1) y h es la constante de Planck (6,63 10–34 J s). La radiación solar cubre un rango de longitudes  de onda que se extiende desde rayos gamma (l ≈ 10–12 m) hasta ondas de radio (l ≈ 104 m).

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La temperatura es una medida de la energía térmica de un sistema. Ya sea el sistema Tierra-atmósfera en su conjunto, o exclusivamente el océano o un lago, asumiendo que no hay cambios en el clima y que, por tanto, es de esperar que las temperaturas medias permanezcan constantes, las ganancias y pérdidas de calor deben estar equilibradas durante un período de tiempo suficientemente largo. Es decir, que el balan- ce de calor debe estar en equilibrio. Centrando la explicación en el caso del océano por su simplicidad y utilizando los símbolos ya indicados en el texto (Qs, Qb, Qh y Qe), podemos establecer la siguiente ecuación general de conservación del calor o del balance de calor para el océano en su conjunto

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En este apartado nos centramos fundamentalmente en el comportamiento del rango de longitud de onda visible, lo que llamamos luz y que, desde el punto de vista de la fisiología de las plantas, pue- de hacerse coincidir con el rango de la denominada radiación fotosintéticamente activa (PAR, usando las iniciales en inglés). La luz que finalmente alcanza la capa superior de vegetación o la superficie de una masa de agua sufre, conforme se propaga a través de dichos medios, una extinción (o atenuación) como consecuencia de los procesos de absorción y dispersión.

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Para definir un coeficiente de extinción habría que tener en cuenta tanto la intensidad absorbida como la dispersada, pero ésta es bastante más difícil de precisar (de hecho, la dispersión en un determinado nivel de profundidad puede suponer un aporte de radiación para otro). Sin entrar en la discriminación de ambos efectos, lo que realmente podemos medir es cómo decrece el valor de intensidad lumínica conforme la radiación se propaga en el interior de una masa de agua.

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A los gases que atrapan el calor en la atmósfera se les llama gases de efecto invernadero. En esta sección se proporciona información sobre las emisiones y las formas de eliminación de los principales gases de efecto invernadero a y de la atmósfera

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La teoría cuántica se sirve del llamado cuerpo negro, un objeto ideal que absorbe y emite radiación electromagnética en todas las frecuencias del espectro electromagnético, llegando a un equilibrio en el que la energía absorbida y emitida son iguales.
En su viaje a través de la atmósfera la energía llega hacia la superficie terrestre (océanos y continentes), esta cantidad de radiación de onda corta (340 W m–2) sufre una serie de modificaciones cualitativas y cuantitativas debido a procesos de dispersión, reflexión y absorción.