大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。大气辐射中向下的那一部分，刚好和地面辐射的方向相反，所以称为大气逆辐射。云多、空气湿度大，大气中含有水汽、二氧化碳越多，吸收的地面辐射越多，大气辐射越强。大气吸收了地面辐射以后，以辐射方式向外发射辐射。那么一天当中大气辐射什么时候最强呢?
在晴朗的天气里，没有雨雪等其他的天气变化。一天当中大气辐射和大气逆辐射最强时都是一天中气温最高的时候，即当地时间14时左右;一天当中大气辐射和大气逆辐射最弱时都是一天中气温最低的时候，即当地日出前后。因为太阳高度角12：00达到最大，故太阳辐射12：00最强。地面吸收太阳辐射而增温，其中有一个过程，故地面辐射较之有一个延时，13：00左右达到最强。近地面大气吸收其中地面辐射大部分热量而升温，其中有一个过程，故大气逆辐射又有一个延时，14：00左右达到最强。经过一夜，清晨时大气逆辐射最弱，一般情况下应该是一天里最凉爽的。
大气发出的长波辐射与大气温度有关，与天空云量有关。Paltridge发现云量每增加1/10，大气长波辐射就会增加6W/m2。当天空全部被云遮蔽后，地面获得的辐射中，大约有30%是来自大气长波辐射。在比较晴朗的天空，大气长波辐射也主要是由大气中的水汽、二氧化碳及少量臭氧发射的。
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