即使在寒冷的冬季，花房或蔬菜大棚等温室的内部也非常温暖，适合植物生长。这是因为覆盖温室的玻璃或塑料薄膜允许阳光进入温室加热室内空气，同时阻止热空气向外散发，从而使室内温度高于外界。
地球大气层有着与温室玻璃类似的保温效果。阳光照射地球，部分能量被大气和地表吸收，部分被反射回宇宙；地球表面向外释放热量，其中一部分也被大气吸收。大气层存留热量的能力使地球表面有着温暖的环境，这被称为温室效应。
温室效应并不等同于目前被当作气候灾难的全球变暖问题。事实上，温室效应帮助保持了地球温暖而稳定的环境，是生命得以生存和繁荣的关键条件。有测算表明，如果没有大气及相关温室效应，地球表面平均温度大约会是零下18摄氏度，并且会像月球一样，白天表面温度高达100多摄氏度，夜晚则急剧降至零下100多摄氏度。
全球变暖问题是指大气成分发生变化导致温室效应加剧，使地球气候异常变暖。大气中的各种气体并非都有保存热量的作用，其中能够导致温室效应的气体被称为温室气体。实际上，最主要的温室气体并不是人们常说的二氧化碳而是水蒸气，不过水蒸气在大气中的含量相对稳定，因此对温室效应增强的影响不大，应对全球变暖的讨论也较少涉及它。
在各种温室气体中，二氧化碳的吸热能力不是最强的，甲烷、一氧化氮和氯氟烃的吸热能力都比它强得多。二氧化碳之所以成为全球变暖问题的核心，是因为工业时代以来大气中二氧化碳含量急剧增加，是导致气候变暖的主因。一个可供参考的极端例证是，金星的浓密大气中绝大部分是二氧化碳，剧烈的温室效应使金星表面温度最高达到460摄氏度左右。
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