Климат складывается под совместным влиянием солнечной энергии, движения атмосферы и свойств земной поверхности. Россия протянулась на огромные расстояния с запада на восток и с севера на юг. Поэтому при общей выраженности холодного сезона условия на арктическом побережье, европейских равнинах, в Сибири и на Дальнем Востоке существенно различаются.
Солнечная радиация и широта
Солнечная радиация — поступающая от Солнца энергия. Прямая радиация достигает поверхности непосредственно от солнечного диска. Рассеянная поступает после рассеяния лучей в атмосфере. Их сумму называют суммарной радиацией. Даже в ясную погоду часть энергии приходит в рассеянном виде; облака изменяют соотношение потоков и их общую величину.
Чем выше Солнце над горизонтом, тем на меньшую площадь распределяется одинаковый пучок лучей и тем короче путь излучения через атмосферу. В целом с увеличением северной широты высота Солнца уменьшается. В течение года она меняется из-за наклона земной оси и движения Земли вокруг Солнца. Важна и длина дня: летом на севере день длинный, но это не устраняет низкой высоты Солнца. За полярным кругом возможны полярные день и ночь; их продолжительность зависит от широты.
Часть поступившей энергии отражается. Альбедо — доля отражённой радиации в поступившей. Светлый снег обычно отражает больше, чем тёмная почва или лес. Оставшаяся энергия поглощается поверхностью, но одновременно Земля излучает тепло, а атмосфера частично возвращает его к поверхности. Радиационный баланс учитывает разность всех приходящих и уходящих радиационных потоков. Его нельзя вычислить простым вычитанием поглощённой радиации из суммарной: такая разность показывает только отражённую часть солнечного потока.