A Föld és számos más bolygó légkörét tanulmányozva egyértelműnek tűnik, hogy a világűrből érkező elektromágneses és részecskesugárzás (együttes néven kozmikus sugárzás) alapvetően befolyásolhatja az atmoszféra működését. A légköri rendszerekre a legnagyobb hatást a legnagyobb energiakibocsátó égitest, a Nap okozza. Ez mindennapjainkban a legszembetűnőbb módon úgy nyilvánul meg: nappal melegebb, éjjel hidegebb van. De persze a folyamat ennél bonyolultabb.

A Föld légkörére a napsugárzás szinte minden téren kihat. Az, hogy bolygónk közel gömb alakjából következően nem éri mindenütt egyenlő mértékű sugárzás az atmoszférát, légnyomáskülönbséghez vezet a különböző területek felett. Ahol a légkört erősebb sugárzás éri, ott az jobban felmelegszik, alacsonyabb nyomású régiót hozva létre. A nyomáskülönbséget a légköri szelek, a különböző magasságokban megfigyelhető légáramlatok igyekeznek kiegyenlíteni. A szélsebességre mindemellett bolygónk forgása, tengelyének dőlésszöge és domborzata is kihat. Így egy igen bonyolult, még sokáig tanulmányozandó légköri áramlási rendszer alakul ki.

Ha a Föld nem forogna tengelye körül, az Egyenlítőnél felemelkedő meleg levegő a pólusok felé áramolna, miközben folyamatosan hűlne. A pólusoknál ezért leereszkedne, s a felszínhez közelebbi magasságokban térne vissza az egyenlítőhöz. Bolygónk forgása miatt azonban a meleg levegő nem egyenesen áramlik a pólusok felé, s már alacsonyabb szélességeken leereszkedik, így a különböző szélességek között több légköri cella jön létre. Ez a felszíntől 10–15 kilométeres magasságig terjedő troposzféra sajátja. Egyegy cella találkozási sávjában, a troposzféra felső zónájában, a szélességi körökkel közel párhuzamos haladású, ún. futóáramlások alakulhatnak ki. A futóáramlások közül a pólusokhoz közelebbi (az ún. poláris futóáramlás) akár az egész bolygót körbeérheti. A troposzféra fölött található, körülbelül 50 km-es magasságig terjedő sztratoszféra intenzív sugárzásnak van kitéve, melynek talán legismertebb velejárója az ózonréteg kialakulása. Az ultraibolya sugárzás hatására a kétatomos oxigén egy-egy szabad oxigénatomra bomlik. Az oxigénatom aztán egy másik kétatomos oxigénnel találkozva háromatomos oxigénmolekulát, vagyis ózont hoz létre. Az ózont az UV-fény szintén felbontja egy szabad oxigénre és egy kétatomos oxigénre – ez a folyamat segít csökkenteni a felszínre jutó ultraibolya sugárzás erősségét.

Az ENSZ által létrehozott Meteorológiai Világszervezet, valamint a szintén az ENSZ által indított Környezetvédelmi Program 1988-ban Éghajlatváltozási Kormányközi Testületet (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) állított fel, amely azóta is különböző tanulmányokban igyekszik feltárni az éghajlatváltozás emberi és természeti okait. Az IPCC a meteorológiai és más légkörkutató műholdak, ballonok és földi megfi gyelések adatainak feldolgozása alapján ma már a világűrből érkező sugárzás atmoszférára gyakorolt hatásait is figyelembe veszi az éghajlatváltozás vizsgálatakor.

Mai ismereteink szerint ezek a „külső” hatások három fő csoportba sorolhatók. Az UV sugárzást a sztratoszféra jelentős részben elnyeli, így növelve a sztratoszféra hőmérsékletét. Ez a felmelegedés légnyomáskülönbséghez, végső soron pedig a sztratoszferikus szelek erősödéséhez vezet. Ezek a szelek hatással vannak a troposzféra időjárására is azzal, hogy erősítik a futóáramlásokat. A Nap mágneses pólusai 11 évenként felcserélődnek, ami a naptevékenység 11 éves periódusa is egyben: ún. naptevékenységi minimumban egyáltalán nem vagy csak alig figyelhető meg napfolt csillagunk felszínén, s napkitörések is kevesebbszer fordulnak elő. Ekkor a Nap összenergia-kibocsátása mintegy 0,1 százalékkal kisebb mint naptevékenységi maximumban. Minimumban a sztratoszférába csökkent intenzitással jut az UV sugárzás, a sztratoszferikus szelek gyengébbek, s a futóáramlások is lelassulnak. E változások velejárói időnként akár extrém időjárási jelenségek is lehetnek. A troposzféra időjárásának megváltozásához tehát ilyenkor a sztratoszferikus szelek erősségének változása vezet, vagyis a folyamat a magasabb légréteg irányából az alacsonyabb felé, felülről lefelé hat.

Ezzel ellentétes irányú az alulról felfelé terjedő hatás. Alapja, hogy a légkörön áthatoló látható fény felmelegíti az óceánok vizeit. Ez a felmelegedés a trópusok közelében a legjelentősebb, ahol már észrevehető módon nő a víz párolgásának üteme. Így hatalmas zivatarok keletkeznek, melyek pl. az esőerdők számára biztosítják a szükséges csapadékmennyiséget. Naptevékenységi maximumkor az óceánok több energiát nyelnek el, így végső soron a zivatarok is gyakoribbá válnak.

A harmadik „külső” hatás szintén az esőzések gyakoriságában nyilvánul meg. A Napból származó töltöttrészecske-sugárzás, az ún. napszél, bizonyos mértékben eltéríti a Naprendszeren kívülről származó ún. galaktikus kozmikus sugárzást. A kutatások szerint a légkört mégis elérő galaktikus sugárzás hozzájárulhat a felhők, felhőrétegek elektromos feltöltődéséhez. Ezáltal ezekben a felhőkben könnyebben alakulhatnak ki a nagyobb vízcseppek, ami esőzéshez, s így a felhők élettartamának lerövidüléséhez vezet. Naptevékenységi maximumban erősebb, minimumban gyengébb a napszél intenzitása, azaz több, illetve kevesebb ionizáló kozmikus sugárzást képes eltéríteni. A folyamatok megértése érdekében a szakemberek a mért adatok alapján a jelenségeket leíró modellt dolgoznak ki, melyet aztán földi kísérletekkel ellenőriznek.

Az IPCC az éghajlatváltozással foglalkozik, ám a pontos modellek kidolgozásához az atmoszféra változásával járó valamennyi kölcsönhatást ismerni kell. S minthogy a légköri jelenségek nagy részéért a világűr hatásai tehetők felelőssé, a szakembereknek ezt is komolyan kell vizsgálniuk. Bár a kutatók nem jutottak még konszenzusra abban, hogy a „külső” hatások befolyásolják-e, s ha igen, mennyire a klímaváltozást, az IPCC szerint a felmelegedésért öt százaléknál kisebb részesedéssel vehetnek részt. A maradék 95 százalék okozója pedig bizonyára nem kis hányadban maga az ember.