До групи поверхневих факторів теплового поля можна, по-перше, віднести випромінювання Сонця. Земля отримує дуже малу дозу випромінювання, лише одну двомільярдну його частину, що визначається порівняно невеликими розмірами нашої планети та її значною віддаленістю від Сонця. За одну секунду Сонце випромінює теплову енергію біля 4.19×1026 Дж, що створює на зовнішній границі земної атмосфери тепловий потік 1400 Вт/м2 горизонтальної площі. Таким чином, енергія Сонця, яка поступає на Землю за одну секунду, складає 1.78×1017 Дж, що майже еквівалентно енергії, яка виділяється при спаленні 1 млрд. тон нафти. Одна третина сонячної енергії відбивається атмосферою та поверхнею Землі і розсіюється.
Таким чином, Земля поглинає і переробляє біля 3,6´1024 Дж/рік. На 1см2 земної поверхні за годину в середньому поступає близько 80 Дж теплової енергії Сонця, з яких 27 Дж поглинаються атмосферою і 53 Дж поступає на поверхню літосфери та гідросфери.
Ділянка поверхні Землі площею 1см2, що орієнтована перпендикулярно до променів Сонця, отримує за одну хвилину 8,173 Дж тепла. Ця величина називається сонячною сталою. Радіаційний баланс Землі позитивний і складає 3.01×105 Дж/см2 × рік.
Другим поверхневим джерелом тепла є тертя приливних “горбів” в гідросфері Землі. Однак кількість тепла, що при цьому виділяється, настільки мала, що вона не впливає на тепловий режим поверхні Землі. За оцінками вчених, кількість енергії, що вивільнюється при приливному терті, біля 1020 Дж/рік. Якщо врахувати, що частина цієї енергії йде на стримання обертання Землі та прискорення обертання Місяця, то кількість тепла, що поступає на поверхню (в основному гідросферу), ймовірно, складає понад кілька відсотків величини сонячної радіації.
Таким чином, сонячна радіація є основним джерелом тепла на поверхні Землі. Випромінювання Сонця набагато перевищує інтенсивність інших факторів теплового поля Землі – глибинних. Наприклад, коли потік сонячного тепла, що досягає поверхні Землі, в середньому має порядок 8×Дж/см2 на хвилину, то з глибини на поверхню поступає лише близько 4х10-4 × Дж/см2 на хвилину. На підставі такої різниці в інтенсивності поверхневих і глибинних джерел тепла можна вважати, що температура на поверхні нашої планети практично цілком визначається випромінюванням Сонця. З тієї ж причини температура верхнього шару літосфери (і гідросфери) підкоряється сезонним та добовим коливанням. З глибиною ці коливання слабшають, поки врешті-решт діяльність сонячної радіації не зрівноважиться впливом глибинних факторів. Глибина, на якій температура практично не змінюється, дорівнює середньорічній температурі району і називається шаром сталих температур. Глибина проникнення сезонних та добових коливань температури визначається їх діапазоном і теплопровідністю порід. Вона не перевищує кількох десятків метрів. Значно глибше (на кілька сот метрів) проникають кліматичні зміни температур. Вони призводять до повільних змін середньорічної температури, охоплюють значний об’єм порід і частково є причиною утворення багаторічної мерзлоти [4-10, 27-31].