Promieniowanie docierające do Ziemi podlega wielu przemianom i możemy je podzielić na różne strumienie. Efekt cieplarniany związany jest z promieniowaniem zwrotnym atmosfery. Przyjrzyjmy się zatem bliżej temu zjawisku. Atmosfera składa się głównie z azotu (N2, 78,08% objętości suchego powietrza) i tlenu (O2, 20,95%). Te składniki powietrza praktycznie nie uczestniczą w generowaniu promieniowania zwrotnego. Więc co je powoduje? Otóż są to składniki powietrza stanowiące mniej niż 1% objętości suchego powietrza, nazywane gazami cieplarnianymi. Ale najważniejszym gazem cieplarnianym jest para wodna (H2O), nie uwzględniana (oczywiście) przy zestawieniu składu powietrza suchego. A może ona stanowić nawet 4% powietrza, przy czym jej zawartość podlega intensywnym i ciągłym zmianom w czasie i przestrzeni. Pozostałe gazy cieplarniane to dwutlenek węgla (CO2), a metan (CH4), podtlenek azotu (N2O), ozon troposferyczny (O3) i freony (CFC). Każdy z tych gazów pochłania i emituje promieniowanie podczerwone z pewnych, charakterystycznych zakresach fal, co pokazuje rycina 8:
Ryc. 8. Zakresy pochłaniania promieniowania podczerwonego przez poszczególne gazy cieplarniane (Rohde)
Atmosfera pochłania promieniowanie podczerwone selektywnie. W pewnych zakresach fal promieniowanie nie jest pochłaniane przez żaden z gazów i zakresy te nazywamy „oknami atmosferycznymi” co oznacza, że w tych zakresach promieniowanie podczerwone Ziemi swobodnie wędruje w kosmos, co na ryc. 1 pokazuje strzałka z numerem 8. Na ryc. 8 widać, że para wodna i dwutlenek węgla najsłabiej pochłaniają w zakresie 8,5-11 μm i to jest główne „okno atmosferyczne”. Gdyby atmosfera nie pochłaniała promieniowania selektywnie, zachowywałaby się jak obiekt nazywany w fizyce ciałem doskonale czarnym. Określenie to oznacza obiekt, który pochłania całe docierające do niego promieniowanie (jest doskonałym absorberem) oraz wypromieniowuje najintensywniej w swojej temperaturze. Ziemia i Słońce są ciałami prawie doskonale czarnymi. Jak atmosfera pochłaniałaby promieniowanie gdyby była ciałem doskonale czarnym pokazuje ryc. 6
