החום מוחלף בין הקרקע לאטמוספרה בצורה של קרינת גל ארוך, ולאטמוספירה השפעה של בידוד תרמי על הקרקע. השפעה זו יכולה להתבטא על ידי קרינה יעילה בקרקע (F0): F0=Fg-δEA קרינת שמש יעילה בקרקע היא ההבדל בין קרינת קרקע לקרינה הפוכה אטמוספרית (δEA) הנספגת בקרקע. באופן כללי, טמפרטורת הקרקע גבוהה מהטמפרטורה האטמוספרית, ולכן קרינת הקרקע חזקה מקרינה הפוכה אטמוספרית. עוצמת הקרינה האפקטיבית בקרקע משתנה עם טמפרטורת הקרקע, טמפרטורת האוויר, לחות האוויר ותנאי הענן.
האנרגיה של קרינת השמש מגיעה מהאנרגיה המופקת על ידי מיזוג מימן. תחת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, ארבעה גרעיני מימן הופכים לגרעין הליום באמצעות סדרת תגובות היתוך ומשחררים חום רב. היתוך מתמשך זה ממשיך לספק אנרגיה לשמש.
