Αν θέλομε να εξηγήσουμε το φαινόμενο θερμοκηπίου στο σύστημα επιφάνεια γής -ατμόσφαιρα πρέπει να ακολουθήσουμε τους παρακάτω συλλογισμούς:
Η μέση ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας σε ετήσια βάση που δέχεται η επιφάνεια της γής είναι π.χ 236 W/m-2. H εκπεμπομένη από την επιφάνεια της γής ακτινοβολία είναι π.χ 390 W/m-2. Η παρεμβολή όμως της ατμόσφαιρας μειώνει την εκπεμπομένη ακτινοβολία σε ένταση 236 W/m-2. Αυτή η μείωση της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπει η γή χαρακτηρίζεται σαν φαινόμενο θερμοκηπίου.
Αλλά ποιά είναι η ουσιαστική αιτία της κατακράτησης της γηίνης ακτινοβολίας από τα αέρια, που περιέχει η η ατμόσφαιρα και συνεισφέρουν στην κατακράτηση αυτή; Τα αέρια αυτά είναι οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα, το μεθάνιο, τα οξείδια του αζώτου, το όζον της τροπόσφαιρας. Από αυτά την μεγαλύτερη κατακράτηση κάνουν οι υδρατμοί.
Τα αέρια του θερμοκηπίου απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία και την εκπέμπουν πάλι στο διάστημα. Επειδή όμως στην τροπόσφαιρα η θερμοκρασία ελαττώνεται βαθμιαία με το ύψος, ένα αέριο του θερμοκηπίου απορροφά την ακτινοβολία που εκπέμπουν τα κατώτερα θερμότερα στρώματα και την εκπέμπει και προς τα ανώτερα και ψυχρότερα στρώματα . Αυτό σημαίνει ότι τα αέρια του θερμοκηπίου εκπέμπουν προς το διάστημα μικρότερη ακτινοβολία, σε σχέση με εκείνη που δέχονται από την γήινη επιφάνεια.Συνεπώς κατακρατούν ένα μέρος της ακτινοβολίας αυτής γεγονός που συνιστά το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Πρέπει να σημειωθεί ότι από όλα τα αέρια του θερμοκηπίου το διοξείδιο του άνθρακα είναι διαφανές στην ηλιακή ακτινοβολία. Απορροφά όμως την υπέρυθρη ακτινοβολία, γιαυτό θεωρείται η κύρια αιτία που αυξάνει την διαθέσιμη ενέργεια του συστήματος Γη-Ατμόσφαιρα.