看著窗外，烈日當空， 這樣的天氣實在是無法出門， 注意，你這裡說的天氣是特定的時間地點某一個地區距離地表較近的大氣層在短時間內的具體狀態
天氣因地而異，你在祖國南方地區被大太陽炙烤的不能出門的時候，遠在哈爾濱的朋友可能已經穿起了長衣長褲，而且天氣也經常變化，上午可能是大太陽，下午就下雨
跟天氣不一樣，氣候是大氣物理特徵的長期平均狀態，它具有穩定性，以冷、暖、干、濕這些特徵來衡量，通常由某一時期的平均值和離差值表征
氣候在我們日常生活中出鏡率沒有天氣那麼高，但是想像一下，當你要出門旅遊或者出差的時候，你就要用到氣候知識了，了解氣候可以幫助你決定帶什麼類型的衣服
如果你要去氣候溫暖的地方旅行，你可能會帶上短褲和t恤，如果你去的是一個氣候寒冷的地方，你可能會帶上長褲和夾克，一旦你到達目的地，天氣會幫助你決定每天穿什麼，這就是天氣和氣候
地球的氣候很複雜，我們就來聊聊地球的氣候及氣候變化
太陽是地球氣候系統的主要能源，到達地球的陽光可以加熱陸地、海洋和大氣，其中一些陽光被地表、雲或冰反射回太空，到達地球的大部分陽光被吸收並使地球變暖
而且太陽以每小時幾百萬公里的速度將超過十億噸的物質噴向太空，歸根結底，來自太陽的能量是天氣、氣候和地球上生命背後的驅動力
太陽向太空噴射物質
但是什麼類型的能量來自太陽呢？這些能量是如何穿越太空來到地球的呢？當它到達地球時會發生什麼？
我們知道，太陽會發出不同數量的多種形式的電磁輻射，如下圖所示，太陽發射的總輻射能量中約有43%位於光譜的可見部分，剩餘的大部分位於近紅外線(49%)和紫外線部分(7%)，不到1%的太陽輻射是以x射線，伽馬波和無線電波的形式發射的
太陽能量的傳遞主要是通過輻射來完成的，輻射是通過電磁波運動傳遞能量，一旦太陽能量到達地球，它首先會被大氣層攔截，然後能量的一小部分直接被吸收，特別是某些氣體，如臭氧和水蒸氣
另外的一些能量被雲和地球表面反射回太空，然而，大部分的輻射會被地球表面吸收，當輻射被物質吸收時，物質中的原子移動得更快，物質接觸時變得溫暖
吸收的能量轉化為熱能，這種熱能在調節地殼、地表水和低層大氣的溫度方面起著重要作用
地球上的每一個表面都會根據表面的顏色和質地不同而不同程度地吸收和反射能量，深色物體吸收更多的可見輻射；淺色物體反射更多的可見輻射
有光澤或光滑的物體反射更多，而鈍或粗糙的物體吸收更多，反射的差異影響溫度、天氣和氣候
現在一般用地表反照率這個術語來描述物體或表面反射回太空的太陽輻射百分比，一個完全黑色的表面的反照率為0（所有的輻射都被吸收了），一個完全白色的表面的反照率為1.0（所有的輻射都被反射）
地球的不同特徵（如雪、冰、苔原、海洋和雲）具有不同的反照率，例如，陸地和海洋的反照率較低（通常為0.1到0.4），吸收的能量比反射的要多，反之雪、冰和雲具有很高的反照率（通常從0.7到0.9），反射的能量比它們吸收的能量多
地球的平均反照率約為0.3，換句話說，大約30%的太陽輻射被反射回太空，70%被吸收，通過精確量化我們行星的反照率，中解析度成像光譜儀（MODIS）幫助科學家了解和預測各種表面特徵如何影響短期天氣模式以及長期氣候趨勢
如圖所示，冰雪覆蓋的北極具有很高的反照率，沙漠地區，如北非的撒哈拉沙漠，就吸收了大量的輻射，森林地區或土壤深色的地區吸收更多的輻射，並具有較低的反照率
但是人類和自然過程改變了地球表面的反照率，人類活動的影響，如森林砍伐、空氣污染和北極冰蓋的減少等，都影響了反照率的數值，這些變化改變了吸收和輻射回太空的能量的凈量
地球的輻射收支是一個概念，它幫助我們了解地球從太陽接收了多少能量，以及地球向外太空輻射了多少能量，地球的溫度不會無限上升，因為熱量總是會輻射回太空，太陽熱量從赤道向兩極以及從地球表面和低層大氣重新分配到太空，雲也將能量從地球表面輸送出去
太陽能加熱促進蒸發，溫暖潮濕的空氣漂浮上升，將能量從地表高高地輸送到大氣中，當水蒸氣凝結成液態水或凍結成冰晶時，能量釋放回大氣，這個能量凈流入和流出地球系統就是地球的能量收支
當進入太陽能量的流動被等量的熱流平衡到空間時，地球處於輻射平衡，全球溫度相對穩定，任何增加或減少輸入或輸出能量的東西都會擾亂地球的輻射平衡；全球溫度會相應地升高或降低
地殼的變化，如冰川作用、森林砍伐和極地冰融化，改變了地球表面電磁吸收和反射的數量和波長，這些不穩定的影響被稱為氣候影響
人為造成的影響包括顆粒污染（氣溶膠），它吸收和反射進入的陽光；森林砍伐，它改變了地球表面反射和吸收陽光的方式；大氣二氧化碳和其他溫室氣體的濃度上升，它降低了地球表面的熱量透入太空
兩極點處冰蓋的損失，使其反射性降低，這是反饋迴路的一個典型例子，極地地區（特別是北極冰蓋）冰的減少程度是可以加速氣候變化的正反饋迴路的一部分，溫度升高會融化冰雪，從而降低地球的反照率，導致進一步變暖和融化
根據NASA的數據，與1979年至2000年的平均水平相比，9月份的北極海冰正以每十年11.5%的速度下降
地球的自轉軸與其公轉軌道平面不垂直（偏離的角度是23度26分（黃赤交角））產生了季節的更迭， 另太陽直射點的緯度是在不斷變化的，所以南北半球受到的陽光照射也會有所不同
太陽輻射強度很大程度上跟太陽光線照射地球表面的角度相關，這個角度被稱為入射角，如果太陽直接位於頭頂，或與地平線呈90度角，入射光線以直角射向地球表面，強度最大，如果太陽高出地平線45度，入射光線以一定角度照射地球表面
這會使光線擴散到更大的表面積上，從而降低輻射強度，下圖模擬了將入射角從90度更改為45度的效果，如圖所示，太陽角越低，輻射接收的表面積就越大
夏天，陽光更直接地照射地面（更接近垂直方向）集中太陽的能量，這種集中的能量能夠比冬天太陽光以更多的角度照射地面時更快地加熱表面，從而將能量散開，從赤道到兩極，太陽光線以越來越小的角度與地球會合，光線傳播到越來越大的表面區域
除了較不集中的能量，地球表面被光照射的時間也不同，由於軸線傾斜，地球表面白天（圖中未陰影部分）和陰影部分（陰影部分）的部分通常不相等，在赤道以北白天比夜晚長，而在北極，那裡根本沒有夜晚
在赤道，太陽光線的強度是恆定的，一天的長度不變，因此，春夏秋冬的變化在這裡很模糊，有的可能只有一個「潮濕」或「乾燥」的季節
氣候學家的工作發現，有證據表明只有有限數量的因素是地球上過去氣候變化事件的主要原因，其中一個因素是地球軌道特徵的變化
從19世紀90年代開始，塞爾維亞數學家Milutin Milankovich研究了地球軌道特性變化的影響，他進行了一系列天文計算，證明了地球軌道變化在冰河時代和其他氣候變化中的作用
他發現，當地球在圍繞太陽運動時，地球-太陽幾何結構的三個元素的周期性變化結合在一起，產生到達地球的太陽能數量的變化：
地球軌道偏心率的變化——繞太陽軌道的形狀；傾角的變化-地球軸與地球軌道平面的角度變化；歲差-地球旋轉軸方向的變化。
這些軌道運動的周期一起被稱為米蘭科維奇周期，米蘭科維奇周期，如歲差（23000年）、傾斜度（41000年）和偏心率（100000年和400000年），在長時間尺度上影響氣候變化，因為它們影響太陽輻射到地球的數量
它們是利用來自海洋沉積物、地貌特徵和天文觀測和計算的數據進行測量的，了解米蘭科維奇周期有助於重建過去10萬年和更長時間尺度的氣候變化
在全球氣候變化的最初發現階段，人們對太陽對地球氣候的影響程度還沒有很好的了解，然而，自20世紀90年代初以來，人們進行了廣泛的研究，以確定太陽在全球變暖或氣候變化中的作用，但是目前來看，人類活動仍然是是全球氣候變化的主要因素
太陽是地球氣候系統的主要能源，到達地球的陽光可以加熱陸地、海洋和大氣，其中一些陽光被地表、雲或冰反射回太空，到達地球的大部分陽光被吸收並使地球變暖，同時吸收的能量轉化為熱能，這種熱能在調節地殼、地表水和低層大氣的溫度方面起著重要作用
但是地球的溫度不會無限上升，因為熱量總是會輻射回太空，當進入太陽能量的流動被等量的熱流平衡到空間時，地球處於輻射平衡，全球溫度相對穩定，任何增加或減少輸入或輸出能量的東西都會擾亂地球的輻射平衡；全球溫度會相應地升高或降低
現在地殼的變化，如冰川作用、森林砍伐和極地冰融化以及過度的排放，改變了地球表面電磁吸收和反射的數量和波長，這些不穩定的影響也就造成了現在的氣候變化