輻射的作用海陸表面的熱能主要來自太陽，太陽輻射能是大氣中一切物理過程的原動力。各地氣候差異的基本原因是太陽輻射能量在地球上分布不均勻。各地全年所得太陽輻射因緯度而異即隨著緯度的增高而減少。各地所得太陽輻射量的季節變化也因緯度而不同，即隨緯度的增高季節變化加大。由此可看出都表現在緯度的差異上。
如果把地面和上面的空氣柱看作是一個整體，那么收入的輻射(地面和大氣吸收的太陽輻射)和支出輻射(返回宇宙間的地面和大氣的長波輻射)的差額,就是地一氣系統的輻射平衡。輻射差額赤道最大，向高緯度逐漸變小由赤道到緯度30°地區為正值，在30°以北變為負值。它的絕對值向高緯度增加而到極地為最大。由此可見，熱帶和副熱帶熱量收入大於支出，而溫度和寒帶則支出大於收入，因此必然會發生熱量由赤道向兩極輸送的情況。
我們分析一下緯度所引起的輻射因子的最簡單的情況，也就是在大氣上界的太陽輻射情況，即天文輻射。因為大氣上界排除了大氣對太陽輻射的影響，那么，太陽光熱的分布，只受日地距離、日照時數和太陽高度(即太陽入射角)三個因素的影響，儘管這是一種純理論研究的理想情況，但它與今天地表面的實際輻射情況大體相似，而且，它是實際輻射情況的基礎，是今天世界輻射分布和氣候狀況的基本輪廓。因此，它是具有現實意義的。
表13-1 水平面上天文輻射日總量（卡/厘米2·日）
緯度日總量日期 90°N 70°N 50°N 30°N 10°N 0°N 10°S 30°S 50°S 70°S 90°S 春分 0 316 593 799 909 923 909 799 593 316 0 夏至 1110 1043 1020 1005 900 814 708 450 170 0 0 秋分 0 312 312 789 898 912 898 789 596 312 0 冬至 0 0 181 480 756 869 962 1073 1089 11145 1195
| 緯度日總量日期 | 90°N | 70°N | 50°N | 30°N | 10°N | 0°N | 10°S | 30°S | 50°S | 70°S | 90°S |
| 春分 | 0 | 316 | 593 | 799 | 909 | 923 | 909 | 799 | 593 | 316 | 0 |
| 夏至 | 1110 | 1043 | 1020 | 1005 | 900 | 814 | 708 | 450 | 170 | 0 | 0 |
| 秋分 | 0 | 312 | 312 | 789 | 898 | 912 | 898 | 789 | 596 | 312 | 0 |
| 冬至 | 0 | 0 | 181 | 480 | 756 | 869 | 962 | 1073 | 1089 | 11145 | 1195 |
表13-2 北半球各緯度冬夏半年和全年輻射量（千卡/厘米2）
緯度輻射量日期 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 夏半年 160.6 170.0 174.6 174.4 169.7 160.9 149.1 138.7 134.5 133.3 冬半年 160.6 146.8 129.0 107.8 84.0 58.7 33.6 134.4 3.24 0 全年 321.2 316.8 303.6 282.2 253.7 219.6 182.7 152.1 137.8 133.3
| 緯度輻射量日期 | 0° | 10° | 20° | 30° | 40° | 50° | 60° | 70° | 80° | 90° |
| 夏半年 | 160.6 | 170.0 | 174.6 | 174.4 | 169.7 | 160.9 | 149.1 | 138.7 | 134.5 | 133.3 |
| 冬半年 | 160.6 | 146.8 | 129.0 | 107.8 | 84.0 | 58.7 | 33.6 | 134.4 | 3.24 | 0 |
| 全年 | 321.2 | 316.8 | 303.6 | 282.2 | 253.7 | 219.6 | 182.7 | 152.1 | 137.8 | 133.3 |
(1)天文輻射日總量的分布在緯度方向上是不均衡的。在春、秋分日，太陽直射赤道，單位面積上所獲得太陽光熱最多，而且在南北半球各相當緯度的太陽高度角對稱分布，大致相同，日照時間也相等，獲得等量的太陽輻射，並向兩極逐漸減少。故赤道地區全年有兩個最高值(春分日和秋分日)，使低緯度氣溫的年變化具有"雙峰型"的特點。在夏至日，太陽直射北回歸線，這時南極圈以內的地區出現極夜，日照時間自南極圈向北逐漸增大；太陽高度自南極圈的0°逐漸向北增大，至北回歸線達最高，再向北又逐漸減小。因此，太陽輻射的分布自南極圈起向北遞增。在北極圈附近，由於日照時數的增長大於因太陽高度角的減小而少得的太陽輻射，所以到達北極出現了最高值(冬至日情況與此相反)。這樣，就使高、中緯度的氣溫年變化呈現“單峰型”的特點。
(2)天文輻射日總量的年變化，是隨緯度的增高而加大的。赤道上為109卡/厘
米2·日,極地則為1110卡/厘米2·日,二者相差10倍。這和氣溫年變化隨緯度的增高而加大的特點是一致的。
(3)天文輻射的年總量隨緯度的增高而遞減。最高值出現在赤道，最小值在極地。這正和赤道在一年之內太陽高度角最大，獲得的熱量最多，氣溫是隨緯度的增高而降低的規律相符合。
(4)太陽輻射最高值，夏半年在20°N～30°N附近的地區，由此向南、向北減少，且南北之間的輻射量差異小。這和夏季熱赤道隨著太陽直射點的北移、南北溫差較小的特點相吻合；而冬半年則出現在赤道，隨緯度的增高而減小，且南北之間的輻射量相差較大。這與冬半年南北溫差較大的特點是一致的。
(5)同一緯度地帶，日、季、年輻射量到處都相同，這表明天文輻射具有緯向帶狀分布的特點。這就是氣溫呈緯向分布的基本原因。
天文輻射的緯向分布特點，使地球上出現相應的緯向氣候帶，如赤道帶、熱帶、副熱帶、溫帶、寒帶等，都稱為天文氣候帶。這是理想的氣候帶，而實際氣候遠為複雜，但這已形成全球氣候的基本輪廓。
