Ziemię otacza atmosfera, która chroni nas przed promieniowaniem słonecznym i chłodem otaczającego kosmosu. Składająca się z mieszaniny gazów zwanej powietrzem. Powietrze atmosferyczne to bezbarwna mieszanina gazów. Składa się z suchego czystego powietrza, pary wodnej, zanieczyszczeń pochodzenia mineralnego i organicznego. Do składników suchego powietrz należą: azot, tlen, argon, CO2, neon, hel, metan, krypton, wodór, podtlenek azotu, ksenon, ozon, radon, tor, jod, dwutlenek siarki, tlenek węgla, amoniak , chlorowodór.

Ze słońca dociera do Ziemi promieniowanie słoneczne, część tego promieniowania zatrzymywana jest przez atmosferę, a część dociera do powierzchni ziemi, przez którą jest pochłaniana co powoduje jej ogrzanie. Wskutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego ( ciepła ). Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez znajdujące się w atmosferze cząstki wody i warstwę gazów, do których należą para wodna, dwutlenek węgla CO2, metan CH4, związki wywołujące degradację powłoki ozonowej ( freony, halony itd.), podtlenek azotu ( N2O) oraz ozon ( O3 ). Energia cieplna przekazywana jest z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca. Dzięki ochronie atmosfery przed wychłodzeniem Ziemi średnia temperatura powietrza wynosi około + 15°C. Gdyby atmosfera nie zawierała gazów cieplarnianych, nagrzana powierzchnia Ziemi wypromieniowałaby swą energię w przestrzeń kosmiczną, dlatego średnia temperatura powietrza byłaby równa ok. -17°C. Do atmosfery dostaj się gazy cieplarniane pochodzenia naturalnego, powstałe na wskutek wybuchów wulkanów, pożarów lasów, procesów rozkładu materii organicznej ( np. na bagnach ). Ale dopóki człowiek nie zanieczyszczał środowiska w tak znacznym stopniu, jak ma to miejsce obecnie, główną rolę w pochłanianiu ciepła odbitego od powierzchni Ziemi pełniła para wodna. Jednak od kilkudziesięciu już lat na sutek działalności człowieka szybko wzrasta rola pozostałych gazów cieplarnianych.