L’equilibrio tra il calore in entrata e in uscita da un’entità è il suo bilancio termico. Questo termine può essere utilizzato in molti contesti, ma spesso si riferisce specificamente alla Terra, che riceve calore dal sole e la perde in vari modi per mantenere l’equilibrio. Se la Terra perdesse più di quanto guadagnasse, si raffredderebbe, e se trattenesse il calore, si riscalderebbe. Alcuni ricercatori sono interessati al bilancio termico di aree specifiche della Terra, come gli oceani, perché svolge un ruolo importante nel clima.
Gran parte del calore della Terra proviene dall’insolazione, la radiazione in arrivo dal sole. Alcuni di questi rimbalzano prima di raggiungere la superficie del pianeta, dove vengono assorbiti dall’aria, dall’acqua e dal suolo. Nel corso dell’anno, l’insolazione in arrivo può variare in base alla regione perché la Terra si muove nello spazio. Ci sono anche fonti secondarie di calore all’opera, come processi biologici e chimici sulla Terra che generano calore. Il decadimento radioattivo, per esempio, produce calore.
Il calore non rimane sul posto quando colpisce la Terra; se lo facesse, alcune aree della Terra diventerebbero estremamente calde, mentre altre sarebbero piuttosto fredde. Circola attraverso una varietà di meccanismi. Gli oceani, ad esempio, irradiano il calore che raccolgono, che riscalda l’aria sopra di loro. Le masse d’aria calda iniziano a muoversi, portando con sé calore. La circolazione di queste masse d’aria può creare una varietà di condizioni meteorologiche che distribuiscono il calore e gli consentono di irradiarsi lentamente nello spazio.
Gli squilibri da regione a regione si compensano nel tempo con la circolazione del calore attraverso l’atmosfera. I ricercatori interessati alla scienza del clima utilizzano il budget termico nei loro calcoli e proiezioni per saperne di più sui modelli meteorologici attuali e per prevedere cosa potrebbe emergere in futuro. Man mano che i ricercatori imparano di più, a volte smentiscono ipotesi precedenti o scoprono nuove informazioni sulle origini del clima terrestre. Il bilancio termico della Terra non era sempre perfettamente bilanciato, e questo si spostava al mutare delle condizioni e contribuiva alla formazione dell’atmosfera.
Sono disponibili numerosi strumenti per misurare il calore in arrivo, le fonti di calore sulla Terra e vari mezzi per consentire al pianeta di perdere calore per mantenere stabili le condizioni. La ricerca sul budget di calore può includere osservazioni satellitari dallo spazio, nonché esperimenti e osservazioni di laboratorio per saperne di più sui processi fisici, chimici e biologici associati al calore. I ricercatori possono anche utilizzare la modellazione al computer per attività come prevedere cosa potrebbe accadere quando l’area delle calotte polari diminuisce.