太陽輻射是地球表層能量的主要來源。太陽輻射在大氣上界的分布是由地球的天文位置決定的，因此可稱為天文輻射。由天文輻射決定的氣候稱為天文氣候。天文氣候反映了全球氣候的空間分布和時間變化的基本輪廓。
除太陽本身的變化外，太陽輻射能量主要由日地距離、太陽高度角和晝長決定。
地球繞太陽公轉的軌道為橢圓形，太陽位於兩個焦點中的一個焦點上。因此，日地距離時刻在變化。每年1月2日至5日經過近日點，7月3日至4日經過遠日點。地球上接受到的太陽輻射的強弱與日地距離的平方成反比。
太陽光線與地平麵的夾角稱為太陽高度角，它有日變化和年變化。太陽高度角大，則太陽輻射強。
白晝長度指從日出到日落之間的時間長度。赤道上四季白晝長度均為12小時，赤道以外晝長四季有變化，40°緯度的春、秋分日晝長12小時，夏至和冬至日晝長分別為14小時51分和9小時09分，到緯度66°33′出現極晝和極夜現象。南北半球的冬夏季節時間正好相反。
天文輻射的時空變化特點是：①全年以赤道獲得的輻射最多，極地最少。這種熱量不均勻分布，必然導致地表各緯度的氣溫產生差異，在地球表麵出現熱帶、溫帶和寒帶氣候；②天文輻射夏大冬小，它導致夏季溫高冬季溫低。
大氣對太陽輻射的削弱作用包括大氣對太陽輻射的吸收、散射和反射。太陽輻射經過整層大氣時，0.29μm以下的紫外線幾乎全部被吸收，在可見光區大氣吸收很少，而在紅外區有很強的吸收帶。大氣中吸收太陽輻射的物質主要有氧、臭氧、水汽和液態水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和塵埃等。雲層能強烈吸收和散射太陽輻射，同時還強烈吸收地麵反射的太陽輻射。
經過大氣削弱之後到達地麵的太陽直接輻射和散射輻射之和就是太陽總輻射。就全球平均而言，太陽總輻射隻占到達大氣上界太陽輻射的45％。總輻射量隨緯度升高而減小，隨高度升高而增大。
太陽輻射能在可見光線（0.4～0.76μm）、紅外線（＞0.76μm）和紫外線（＜0.4μm），分別占50％、43％和7％，即集中於短波波段，故將太陽輻射稱為短波輻射。