Le rayonnement solaire est l'énergie électromagnétique émise par le soleil et constitue le moteur fondamental de tout le système climatique terrestre. Au sommet de l'atmosphère, l'intensité moyenne est de 1 361 W/m² (la « constante solaire »). L'atmosphère absorbe et réfléchit une partie de ce rayonnement, de sorte qu'environ 1 000 W/m² atteignent la surface dans des conditions optimales (soleil au zénith, ciel dégagé, altitude élevée).
Le spectre du rayonnement solaire comprend l'ultraviolet (UV, 7 % — mesuré par l'indice UV), la lumière visible (43 % — ce que nous voyons) et l'infrarouge (50 % — chaleur). La couche d'ozone absorbe la majeure partie du rayonnement UV-B et UV-C les plus nocifs. Les nuages, les aérosols et les gaz atmosphériques diffusent et absorbent différentes longueurs d'onde. La fraction réfléchie par les nuages et la surface est l'albédo.
L'Espagne est l'un des pays européens bénéficiant du plus fort rayonnement solaire (>1 600 kWh/m²/an dans le sud, presque le double de l'Allemagne), ce qui en fait un territoire privilégié pour l'énergie solaire. La distribution inégale du rayonnement solaire sur la Terre (maximale aux tropiques, minimale aux pôles) est la cause ultime de toute la circulation atmosphérique et océanique : les vents, les courants marins, les alizés et les cyclones existent pour redistribuer cet excédent de chaleur tropicale vers les pôles.