Tajā pašā laikā, kad atmosfēra absorbē garu viļņu starojumu uz zemes, tā izstaro enerģiju uz āru izstarojošā veidā. Atmosfēras' veidu, kā izstarot enerģiju uz āru, sauc par atmosfēras starojumu. Tā kā pašas atmosfēras temperatūra ir zema un izstarotās izstarotās enerģijas viļņa garums ir garāks, to sauc arī par atmosfēras garo viļņu starojumu. Atmosfēras starojuma virziens ir gan uz augšu, gan uz leju. Atmosfēras starojuma lejasdaļa ir tieši pretēja saules starojuma virzienam, tāpēc to sauc par atmosfēras reverso starojumu. Atmosfēras reversais starojums ir svarīgs siltuma avots uz zemes.
Sakarā ar atmosfēras reversā starojuma esamību, faktiskie siltuma zudumi uz zemes ir mazāki nekā tie, ko izdala saules starojums uz zemes. Šo atmosfēras izolācijas efektu sauc par atmosfēras siltumnīcas efektu. Šis atmosfēras siltuma saglabāšanas efekts paaugstina virsmas temperatūru aptuveni par 18 ° C. Tā kā Mēnesim nav tādas atmosfēras kā zeme, temperatūra uz tā virsmas krasi mainās dienu un nakti. Virsmas temperatūra dienā var sasniegt 127 ° C, un naktī tā var pazemināties līdz -183 ° C.
