根据物理学原理我们知道,自然界的任何物体都在向外辐射能量,这叫做热辐射.一般物体的热辐射的波长有一定的范围,由该物体的绝对温度决定.温度越高,热辐射的强度越大,短波所占的比重越大；温度越低,热辐射的强度越低,长波所占的比例越大.太阳表面温度约为绝对温度6000K,热辐射的最强波段为可见光部分；地球表面的温度越为288K,地表热辐射的最强波段位于红外区.太阳辐射透过大气层到达地球表面后,被岩石土壤等吸收,地球表面温度上升；与此同时,地球表面物质向大气发射出红外辐射.大气层对红外辐射具有强烈的吸收作用,这就造成地球表面从太阳辐射获得的热量相对多,而散失到大气层以外的热量相对少,使得地球表面的温度得以维持,这就是大气的温室效应.最终,地球接受到的太阳辐射的能量和它散失的红外辐射的能量达到平衡,形成地球表面现有的平均气温.
如前所述,地球大气是多种气体的混合物,其中氮气和氧气占了总量的 99%,但是起到温室效应的却主要是一些微量气体,这些气体对太阳辐射的主体部分——短波和可见光——吸收很弱,而对地面发出的长波辐射吸收强烈.因此当它们在大气中的浓度增加时,大气的温室效应就会加剧,引起地球表面和大气层下部的温度升高.这些气体被称为"温室气体"."温室气体"主要包括二氧化碳、臭氧、甲烷、氯氟烃、一氧化碳等.近百年来的气候变暖被认为是二氧化碳等温室气体在大气中的浓度大幅度上升的结果.
引起温室气体增加的主要原因是人类活动.以二氧化碳为例,在人类社会实现工业化以前的19世纪初,大气中二氧化碳的浓度为270ppm,而到了 1988年已上升到350ppm.大气中二氧化碳浓度增加的原因主要有两个：首先,由于人口的剧增和工业化的发展,人类社会消耗的化石燃料急剧增加,燃烧产生大量的二氧化碳进入大气,使大气中的二氧化碳浓度增加；其次,森林毁坏使得被植物吸收利用的二氧化碳的量减少,造成二氧化碳被消耗的速度降低,同样造成大气中二氧化碳浓度升高.二氧化碳以外的温室气体,如甲烷、氯氟烃（氟里昂）、氧化氮等也在不同程度地增加着.
