Samtidig med at atmosfæren absorberer langbølgestråling på jorden, udstråler den energi udad på en strålende måde. Atmosfærens måde at udstråle energi udad kaldes atmosfærisk stråling. Fordi temperaturen i atmosfæren i sig selv er lav, og bølgelængden af den udstrålede strålende energi er længere, kaldes det også atmosfærisk langbølgestråling. Retningen af atmosfærisk stråling er både opadgående og nedad. Den nedadgående del af atmosfærisk stråling er lige modsat retningen af solstråling, så det kaldes atmosfærisk omvendt stråling. Atmosfærisk omvendt stråling er en vigtig kilde til varme på jorden.
På grund af eksistensen af atmosfæriske omvendt stråling, den faktiske varmetab på jorden er mindre end den, der frigives ved solstråling på jorden. Denne isoleringseffekt af atmosfæren kaldes den atmosfæriske drivhuseffekt. Denne atmosfæriske varmebevaringseffekt hæver den næsten overfladetemperatur med ca. 18°C. Fordi månen ikke har en atmosfære som jorden, temperaturen på dens overflade ændrer sig drastisk dag og nat. Overfladetemperaturen i løbet af dagen kan nå op på 127°C, og den kan falde til -183°C om natten.
