En même temps que l’atmosphère absorbe le rayonnement à ondes longues sur le sol, elle rayonne d’énergie vers l’extérieur d’une manière rayonnante. La façon dont l’atmosphère émet de l’énergie vers l’extérieur s’appelle le rayonnement atmosphérique. Parce que la température de l’atmosphère elle-même est basse et que la longueur d’onde de l’énergie radiante rayonnée est plus longue, on l’appelle aussi rayonnement atmosphérique à ondes longues. La direction du rayonnement atmosphérique est à la fois vers le haut et vers le bas. La partie descendante du rayonnement atmosphérique est juste en face de la direction du rayonnement solaire, de sorte qu’il est appelé rayonnement inverse atmosphérique. Le rayonnement inverse atmosphérique est une source importante de chaleur au sol.
En raison de l’existence d’un rayonnement inverse atmosphérique, la perte de chaleur réelle au sol est inférieure à celle libérée par le rayonnement solaire au sol. Cet effet isolant de l’atmosphère est appelé effet de serre atmosphérique. Cet effet de préservation de la chaleur atmosphérique augmente la température à proximité de la surface d’environ 18 °C. Parce que la lune n’a pas une atmosphère comme la terre, la température à sa surface change radicalement jour et nuit. La température de surface pendant la journée peut atteindre 127 °C, et elle peut descendre à -183 °C la nuit.
