Το μεθάνιο ( CH4 ) το διοξείδιο του άνθρακα ( CO2 ), το όζον ( Ο3 ), τα οξείδια Αζώτου ( ΝΟ2 ), οι υδρατμοί και άλλα αέρια, σχηματίζουν ένα 'στρώμα' πάνω από το έδαφος της Γης σε ένα ορισμένο ύψος, επιτρέποντας τη διέλευση της υπέρυθρης ακτινοβολίας του ήλιου. Ένα μέρος της ακτινοβολίας αυτής απορροφάται από τη Γη και την ατμόσφαιρα, ενώ το υπόλοιπο διαφεύγει στο διάστημα.
Μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται από τη γη, περνά αναλλοίωτο στην ατμόσφαιρα, φτάνει στην επιφάνεια του εδάφους και ακτινοβολείται προς τα πάνω με μεγαλύτερο μήκος κύματος. Στη συνέχεια απορροφάται από την ατμόσφαιρα, τη θερμαίνει και επανεκπέμπεται στην επιφάνεια του εδάφους. Το στρώμα των αερίων λοιπόν, επιτρέπει τη διέλευση της ακτινοβολίας μικρού μήκους κύματος, αλλά εμποδίζει την έξοδο ακτινοβολίας μεγάλου μήκους κύματος, εγκλωβίζοντας την στη Γη. Το φαινόμενο μοιάζει με τη λειτουργία ενός θερμοκηπίου και ο Γάλλος μαθηματικός Fourier το ονόμασε το 1822 φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου, είναι μια φυσική και απαραίτητη διαδικασία για τη διατήρηση της ζωής στη γη, αφού χωρίς αυτό η Γη θα είχε θερμοκρασία περίπου -20 oC, και δεν θα μπορούσε να υπάρξει ζωή.
Τα τελευταία χρόνια, οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως οι βιομηχανίες, αυτοκίνητα, υπερκατανάλωση κ.α. έχουν αυξήσει σημαντικά τις συγκεντρώσεις των αερίων του θερμοκηπίου, με αποτέλεσμα την ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου.
Υπολογίζεται ότι η μέση θερμοκρασία της Γης έχει αυξηθεί κατά 0,5ο C με 0,6οC από το 1880, ενώ μέχρι το έτος 2100, η αύξηση της θερμοκρασίας θα είναι από 1,5ο C έως 4,5οC.
Το ενισχυμένο φαινόμενο του θερμοκηπίου ευθύνεται για τις κλιματικές αλλαγές που επηρεάζουν με αλυσιδωτές αντιδράσεις όλο τον πλανήτη.
