زمين با جذب نور خورشيد گرم‌ مي‌شود. فرايند گرمايش منجر به تابش فروسرخ مي‌شود كه زمين در قبال اين گرما از خود گسيل مي‌كند. اثر گل‌خانه‌اي فرايندي است كه گازهاي كامل در جو اين گرما را جذب كرده و زمين گرم مي‌شود. اين اثر براي نگه‌داشتن دماي قابل قبول براي محيط زيست لازم است، ولي جذب گاز در جو به وضوح مي‌تواند باعث تغيير اقليم و مسائل متعدد بعد از شود.

حاصل جذب بخشي از تابش خورشيد گرم شدن زمين و دماي متوسط در زمين است. حدود %30 نور خورشيد بازتابيده شده، و %70 باقي جذب مي‌شود كه منجر به گرمايش زمين مي‌شود. اگرچه اين تابشي كه مي‌بينيم از نور مرئي است، ولي گستره‌ي طول‌موج تابش تا نورهاي فروسرخ و فرابنفش نيز مي‌رود. (زنگ تفريح شماره‌ي 44 - ميزان جذب و انعكاس نور خورشيد را ببينيد)

اوزون (O₃) در جو بسياري از پرتوهاي فرابنفش مضر خورشيد را جذب مي‌كند. اكسيژن (O₂)، بخار آب (H₂O) و دي‌اكسيد كربن (CO₂) در جو زمين، بخشي از تابش فروسرخ را جذب مي‌كند. اين جذب دو تابش مذكور به‌وسيله‌ي مولكول‌هايي كه نام برديم،‌ باعث بالا رفتن دماي جو مي‌شود.
 

بخشي از تابش مرئي و فروسرخي كه از جو ميگذرد، به‌وسيله‌ي آب اقيانوس‌ها و درياچه‌ها و پوشش‌هاي برفي به فضا بازتابيده مي‌شود. بقيه‌ي تابش در زمين و آب جذب مي‌شود. اين مواد گرم شده و در طول‌موج‌هاي بلندتر فروسرخ كه در جو نيز جذب مي‌شود، بارتابيده مي‌شود.

اين جذب و بازتابش دوباره‌ي فروسرخ به‌وسيله‌ي گازهاي موجود در جو (بخصوص دي‌اكسيدكربن) دماي‌ جو را بالا برده و اصطلاحاً آن را به «اثر گل‌خانه‌اي» مي‌شناسيم.

اثر گل‌خانه‌اي واقعاً يك غلط مصطلح است و توصيف درستي براي دليل گرمايش زمين توسط خورشيد محسوب نمي‌شود. در گل‌خانه‌ها از پنجره‌هاي شيشه‌اي استفاده مي‌شود تا در ساختمان‌ها تابش فروسرخ وارد شده و آن را نگه‌دارد و دماي داخلي بالا برود. در اثر گل خانه‌اي گازها در جو زمين تابش را جذب و در نتيجه هوا گرم مي‌شود. اين اثر بسيار قوي‌تري است نسبت به پنجر‌هاي ساده‌ي شيشه‌‌اي.

شكل 1- اثر  گل‌خانه‌اي

اگرچه «اثر گل‌خانه‌اي» براي ثابت نگه‌داشتن دماي متوسط زمين لازم است، ولي گازهاي كامل اضافي در جو به طور منظم دميده مي‌شود و منجر به «گرمايش زمين» (Global Warming) مي‌شود.

شكل 2- نمودار افزايش دما

دي‌اكسيد كرين ظاهراً فعال‌‌ترين گاز در جذب تابش فروسرخ بوده و در نتيجه جو را گرم مي‌كند. CO₂ تاكنون با افزايش مقدار گاز ناشي از سوخت‌هاي فسيلي در جو درصد خاص و معيني دارد. اگزوز اتوميبل‌ها و دود صنعتي سهم عمده‌اي در اين مسأله دارد.

شكل 3- آلودگي بيش‌از حدي كه كارخانه‌ها و محيط‌هاي صنعتي و شهري  ايجاد مي‌كنند هر روز بيش‌از گذشته  دانشمندان و دوست‌داران محيط زيست را نگران كرده است. نابودي محيط زيست برابر است مرگ زمين.‌

مشكل پس زمينه‌ اين است كه افزايش اخير دما يخچال‌هاي سيبري را در روسيه ذوب مي‌كند. اين خود باعث افزايش گاز متان (CH₄) يخ‌زده و محصور در خاك مي‌شود. اين گاز مي‌تواند باعث جذب بيش‌تر تابش فروسرخ تا CO₂ شود. وقتي نواحي قطبي شروع به ذوب شدن مي‌كنند، حتي ممانعت از حركت اتومبيل‌ها هم كاري از پيش نمي‌برد.

شكل 4- شكل فضايي مولكول متان

اگرچه متوسط دماي زمين در سال‌هاي طولاني نوسان دارد، به نظر مي‌رسد كه در سال‌هاي اخير افزايش سريعي در حين صنعتي شدن جهان داشته‌ايم. اين را از ذوب يخچال‌هاي طبيعي كه هزاران سال عمر كرده‌اند،‌ متوجه مي‌شويم. توجه داشته باشيد كه عدهاي هستند كه ادعا مي‌كنند كه گرمايش زمين مشكلي نيست و باعث اثر گل‌خانه‌اي نمي‌شود. ولي بيش‌تر دانشمندان براين عقيده هستند كه گازها ناشي از فعاليت‌هاي بشر هستند.

شكل 5- نمودار گرمايش زمين در قرن 19

شكل 6- نمودار گرمايش زمين در قرن در بازه‌ي 10 ساله‌ي 1996-2006

افزايش افسارگسيخته‌ي دماي زمين مي‌تواند مشكلات متعددي ايجاد كند. يخ‌هاي دو قطب شروع يبه ذوب شدن مي‌كنند و سطح اقيانوس ها بالا ‌رفته و شهرهاي ساحلي را در بر مي‌گيرد.

شكل 7- آب شدن يخ‌هاي قطبي.

دماي بالا ميزان زيرش برف را در كوهستان‌ها كاهش مي‌دهد. بسياري از كشورها از طريق همين برف كشاورزي مي‌كنند. دماي بيش‌از حد بيش‌تر انرژي زمين را وارد هوا مي‌كند و بنابراين طوفان‌هاي بزرگي شروع به وزيدن مي‌كند.

وجود گياهان و غله بستگي به شرايط پايدار جوي دارد. اين دماي زياد مي‌تواند در بسياري از مناطق فرايند رشد را كاهش داده يا قطع كند. و  شايد

شكل 8-  شايد يكي از غم‌انگيز‌ترين اتفاق‌هايي كه خواهد افتاد،  انقراض نادرترين حيوانات جهان باشد كه خانه‌اي براي زندگي ندارند.