Zakładając, że nie ma atmosfery, bilans energetyczny Ziemi można zapisać jako

czyli

gdzie lewa strona przedstawia energię pochłanianą przez Ziemię w postaci promieniowania słonecznego, prawa strona opisuje energię wypromieniowaną z Ziemi obliczoną z prawa Stefana-Boltzmanna przy założeniu równowagowej temperatury W tych wzorach jest stałą słoneczną (strumieniem energii na jednostkę powierzchni) równą około 1367 W m−2, składnik jest średnim albedo Ziemi (0,37–0,39) uwzględnia odbicie części promieniowania, jest promieniem Ziemi, jest stałą Stefana-Boltzmanna. Na podstawie tego równania temperatura równowagowa Ziemi wynosi około 246 K (–27 °C). Jest to około 35 °C zimniej niż obserwowana średnia temperatura na powierzchni Ziemi (282 K). Różnica ta jest spowodowana głównie tym, że zaniedbano efekt cieplarniany atmosfery ziemskiej.

Modele równowagowe radiacyjno-konwekcyjne Zero-wymiarowe modele można rozszerzyć na modele jednowymiarowe przewidujące rozkład temperatury w pionie przy założeniu tylko dwóch procesów transportu energii: strumień energii promieniowania słonecznego w kierunku z góry i cieplnego z dołu (model dwustrumieniowy), konwekcyjny transport energii cieplnej.