Hkrati, ko ozračje absorbira dolgovalovno sevanje na tleh, sevalno oddaja energijo navzven. Način sevanja' sevanja energije navzven se imenuje atmosfersko sevanje. Ker je temperatura same atmosfere nizka in je valovna dolžina sevane energije sevanja daljša, jo imenujemo tudi atmosfersko dolgovalovno sevanje. Smer sevanja zraka je navzgor in navzdol. Del atmosferskega sevanja navzdol je ravno nasproten smeri sončnega sevanja, zato ga imenujemo atmosfersko povratno sevanje. Atmosfersko povratno sevanje je pomemben vir toplote na tleh.
Zaradi obstoja atmosferskega povratnega sevanja je dejanska toplotna izguba na tleh manjša od tiste, ki jo sprošča sončno sevanje na tleh. Ta izolacijski učinek ozračja se imenuje atmosferski učinek tople grede. Ta atmosferski učinek ohranjanja toplote zviša temperaturo na površini za približno 18 ° C. Ker luna nima ozračja, kot je zemlja, se temperatura na njeni površini drastično spreminja podnevi in ponoči. Površinska temperatura podnevi lahko doseže 127 ° C, ponoči pa lahko pade na -183 ° C.
