Ravnotežje med toploto, ki vstopa in izstopa iz subjekta, je njegov toplotni proračun. Ta izraz se lahko uporablja v številnih kontekstih, vendar se pogosto nanaša posebej na Zemljo, ki prejema toploto od sonca in izgublja toploto na različne načine, da ohrani ravnotežje. Če bi Zemlja izgubila več kot pridobila, bi se ohladila, če bi ohranila toploto, bi se segrela. Nekatere raziskovalce zanima proračun toplote določenih območij Zemlje, kot so oceani, ker igra pomembno vlogo v podnebju.
Velik del zemeljske toplote prihaja iz osončevanja, dohodnega sevanja sonca. Nekaj tega se odbije, preden doseže površje planeta, kjer ga absorbirajo zrak, voda in tla. Med letom se dohodna insolacija lahko razlikuje glede na regijo, ker se Zemlja premika v vesolju. Na delu so tudi sekundarni viri toplote, kot so biološki in kemični procesi na Zemlji, ki proizvajajo toploto. Radioaktivni razpad na primer povzroči toploto.
Toplota ne ostane na mestu, ko zadene Zemljo; če bi se, bi se nekatera področja Zemlje izredno segrela, druga pa precej mrzla. Kroži skozi različne mehanizme. Oceani na primer oddajajo toploto, ki jo zberejo, kar segreje zrak nad njimi. Ogrete zračne mase se začnejo premikati in s seboj prinašajo toploto. Kroženje teh zračnih mas lahko ustvari različne vremenske razmere, ki porazdelijo toploto in ji omogočijo, da se počasi seva nazaj v vesolje.
Neravnovesja od regije do regije se sčasoma izenačijo s kroženjem toplote skozi ozračje. Raziskovalci, ki jih zanima znanost o podnebju, uporabljajo proračun toplote v svojih izračunih in projekcijah, da bi izvedeli več o trenutnih vremenskih vzorcih in napovedali, kaj se lahko pojavi v prihodnosti. Ko raziskovalci izvejo več, včasih ovržejo prejšnje hipoteze ali odkrijejo nove informacije o izvoru zemeljskega podnebja. Zemeljski toplotni proračun ni bil vedno popolnoma uravnotežen, kar se je spreminjalo, ko so se razmere spreminjale in prispevalo k nastanku atmosfere.
Na voljo so številna orodja za merjenje vhodne toplote, virov toplote na Zemlji in različnih sredstev, s katerimi planet izgubi toploto, da bi ohranili razmere stabilne. Raziskave toplotnega proračuna lahko vključujejo satelitska opazovanja iz vesolja, pa tudi laboratorijske poskuse in opazovanja, da bi izvedeli več o fizikalnih, kemičnih in bioloških procesih, povezanih s toploto. Raziskovalci lahko uporabljajo tudi računalniško modeliranje za dejavnosti, kot je napovedovanje, kaj bi se lahko zgodilo, ko se površina polarnih ledenih pokrovov zmanjša.