Dal capitolo 2 ("La fisica dell'effetto serra") del testo Piccola Lezione Sul Clima di Kerry Emanuel (2008, Il Mulino):
"L'effetto serra ha a che fare con la radiazione, che in questo contesto indica l'energia trasmessa dalle onde elettromagnetiche e comprende i fenomeni della luce visibile, delle onde radio e della radiazione infrarossa. Tutta la materia che abbia una temperatura superiore allo zero assoluto emette radiazioni. Quanto più calda è la sostanza tanto maggiore è l'emissione di radiazioni e tanto più corta è la lunghezza media d'onda delle radiazioni emesse. [...]. Il Sole ha una temperatura superficiale media di 5.800 °C circa ed emette gran parte delle sue radiazioni sotto forma di luce visibile [...]. L'atmosfera della Terra emette energia radiante come se avesse una temperatura media di -18 °C [...] sotto forma di radiazione infrarossa, che i nostri occhi non riescono a percepire. [...] Uno stesso corpo può sia emettere che assorbire radiazioni: nella fase di emissione perde energia e di conseguenza si raffredda, in quella di assorbimento, al contrario, si riscalda.
La maggior parte delle sostanze solide e liquide assorbe molta dell'energia che intercetta e con la stessa facilità la emette. L'aria si comporta invece diversamente: essa è composta quasi interamente da ossigeno e azoto [...]. Tali molecole interagiscono pochissimo con le radiazioni lasciandosi attraversare sia dalla radiazione solare che scende verso la Terra sia dalla radiazione infrarossa che dalla superficie terrestre sale verso lo spazio. Se i fenomeni che riguardano l'atmosfera non fossero che questi sarebbe semplice calcolare la temperatura media della superficie terrestre: essa dovrebbe [...] risultare di circa -18 °C, di molto inferiore a quella rilevata, che è invece di 15 °C circa.
Per nostra fortuna l'atmosfera della Terra contiene piccole quantità di altre sostanze che invece interagiscono fortemente con le radiazioni. Innanzitutto l'acqua [...] presente sia allo stato gassoso (vapore acqueo) che condensato (acqua e ghiaccio) sotto forma di nubi e precipitazioni. Il vapore acqueo e le nubi assorbono la radiazione solare e infrarossa, e le nubi riflettono anche la radiazione solare verso lo spazio esterno. [...]. Oltre all'acqua ci sono altri gas che interagiscono fortemente con le radiazioni, tra i quali l'anidride carbonica [...] e il metano [...]. Nel complesso i gas serra sono quasi trasparenti e si lasciano attraversare dalla radiazione solare [...] senza quasi porre ostacoli in direzione della superficie della Terra, dove viene in gran parte assorbita. [...] D'altra parte questi stesso gas assorbono gran parte della radiazione infrarossa [...] (emessa dalla superficie terrestre) che li attraversa. Per compensare il riscaldamento causato dal processo di assorbimento, i gas serra debbono anche emettere radiazioni, quindi ogni strato dell'atmosfera emette radiazioni infrarosse verso l'alto e verso il basso.
Ne consegue che la superficie della Terra riceve radiazioni sia dall'atmosfera che dal Sole. A ben guardare la superficie del pianeta riceve mediamente più radiazioni dall'atmosfera che direttamente dal Sole! Per bilanciare questa immissione ulteriore di radiazioni - quelle emesse dai gas serra dell'atmosfera e dalle nubi - la superficie terrestre deve essa stessa riscaldarsi e quindi emettere più radiazioni. Questo è in sostanza l'effetto serra".
