L'énergie solaire reçue par la planète est égale à l'éclairement solaire fois la surface éclairée projetée perpendiculairement à la direction d'éclairement.

Ecrire le bilan thermique de notre planète, c'est écrire que l'énergie émise par rayonnement par la planète à sa température thermodynamique d'équilibre est égale à l'énergie reçue par la planète, et l'on suppose que cette énergie est uniquement l'énergie solaire absorbée.

Que vaut l'énergie solaire absorbée par la Terre ?

Le Soleil éclaire simultanément un seul côté de la Terre, c'est à dire une surface projetée égale au disque terrestre.

Le rayonnement reçu vaut donc avec est le rayon de la Terre. L'albedo étant défini, l'énergie solaire absorbée par la Terre vaut

Le rayonnement émis par la planète en équilibre thermique sera proportionnel à la surface totale de la Terre, soit .

Si la planète est considérée comme un corps noir, alors sa température d'équilibre équivalente est sa température de brillance . Le bilan thermique s'écrit :

On en déduit :

L'application numérique donne :

soit une température d'équilibre de . La température de surface de la Terre étant de , on peut conclure que cette différence de température est due à l'effet de serre.