Джерелами теплового поля Землі є процеси, що протікають в її надрах, і теплова енергія Сонця. До внутрішніх джерел тепло відносить радіогенне тепло, яке створюється завдяки розпаду розсіяних в гірських породах ізотопів урану, торія, калія і інших радіоактивних елементів, і тепло, обумовлене різними процесами, що протікають в Землі (гравітаційною диференціацією, плавленням, хімічними реакціями з виділенням або поглинанням тепла, деформацією за рахунок приливів під дією Місяця і Сонця і деякими іншими). Теплова енергія перерахованих джерел, що вивільняється на земній поверхні в одиницю часу, значно вище за енергію тектонічних, сейсмічних, гідротермальних процесів.
Внутрішнє теплове поле відрізняється високою постійністю. Воно не робить впливу на температуру поблизу земної поверхні або клімат, оскільки енергія, що поступає на земну поверхню від Сонця, в 1000 більше, ніж з надр.
Разом з тим середня теплова дія Сонця не визначає теплового стану Землі і здатний підтримувати постійну температуру на поверхні Землі близько 0 0С. Фактично ж завдяки зміні сонячної активності температура приповерхневого шару повітря, а з деяким запізнюванням і температура гірських порід змінюються.
Добові, сезонні, багаторічні і багатовікові варіації сонячної активності приводять до відповідних циклічних змін температур повітря. Чим більше період циклічності, тим більше глибина їх теплової дії. Наприклад, добові коливання температури повітря виявляються в ґрунтовому шарі глибиною 1 - 1,5 м. Це пов’язано з перенесенням сонячного теплового потоку за рахунок молекулярної теплопровідності порід і конвекції повітря, пари води, інфільтрації опадів і підземних вод. Сезонні (річні) коливання викликають зміни температур на глибинах до 20 – 40 м. На таких глибинах теплопередача здійснюється в основному за рахунок молекулярної теплопровідності, а також рухи підземних вод. На глибинах 20 – 40 м розташовується нейтральний шар (або зона постійних річних температур). В ньому температура залишається практично постійною і в кожному районі в середньому на 3,7: 3 вище середньорічної температури повітря. Багатовікові кліматичні зміни позначаються на варіаціях температур порівняно великих глибин. Наприклад, похолодання і потепління в четвертинному періоді впливали на тепловий режим Землі до глибин 3 – 4 км.
Таким чином, якщо не враховувати багатовікові кліматичні зміни, то можна вважати, що нижче за зону постійних температур (на глибинах понад 40 м) впливом циклічності сонячної активності можна нехтувати, а температурний режим порід визначається глибинним потоком тепла і особливостями термічних властивостей порід.