温室効果
温室効果は、1824年にジョゼフ・フーリエによって発見された。1890年に出版されたピッツバーグのアレゲニィ天文台での赤外線観測におけるサミュエル・ラングレーとフランク・ワシントン・ヴェリーとの共同の論文を元にスヴァンテ・アレニウスは1896年、炭酸ガスと温室効果との関連性に初めて言及した。これらは全てグリーンハウス(温室)による保温のようなものだとされており、放射の吸収によって起こるということが解明されるのはさらに後のことであった。
温室効果(おんしつこうか、英: greenhouse effect)とは、大気圏を有する惑星の表面から発せられる赤外線放射が、大気圏外に放出される前に、その一部が大気中の物質に吸収され、再び惑星へ放出されてくることで、そのエネルギーが太陽光のエネルギーに加わって地表や地表付近の大気をさらに暖める効果のこと。。地球が生命の住める温暖な気候なのは温室効果のためであり、温室効果が無い場合は地球の表面温度は氷点下19°Cの極寒となると見積もられている。
地球においては大気圏形成(地球の大気を参照)によって同効果が始まるが、大気の構成が長期的に変化しているため、気温への影響も変化がみられる(過去の気温変化を参照)。なお、近代以降の人類活動の結果もたらされたとみられる「地球温暖化」(英: global warming)においては、同効果が主な原因とされている。
地球の表面温度は、大気が存在しない場合、太陽から受ける光エネルギー(太陽放射)と等しい黒体放射温度となると考えられている。太陽放射から計算される地球の黒体放射温度は約-20°Cであり、現在の地球の平均気温の約15°Cよりかなり低い温度である。この差は、大気の保温効果によって熱が大気中に留まることにより生じていると考えられている。この大気の保温効果の一翼を担っているのが、温室効果である。
太陽放射と地球放射はほぼ一定である(地球のエネルギー収支参照)。しかし、温室効果ガスが増えることにより、地表面からの放射を温室効果ガスが吸収してしまい、地球から宇宙空間に出て行く放射(地球放射)が減少してしまう。しかし、吸収によって温まった温室効果ガスからの放射が増えるため、宇宙空間に出て行く放射も増える。この過程を経て、結果的に太陽放射と地球放射は元に戻るが、大気の温度は上昇することになる。これが地球温暖化の原理である。つまり、理論的には、気温が安定しているときはエネルギーの収支は0で安定し、気温が変化しているときはエネルギーの収支バランスが崩れていると考えられる。
放射により温度上昇をもたらすには、温室効果気体が十分な光学的厚さを持つことが必要である。実験室のスケールでは、その条件を満たすことは困難である。
地球の温室効果の源となる放射は、実際の地球の表面温度や大気の温度に相当する放射である。ランプ等の熱源は温度がそれよりも高いため、放射される電磁波の波長が異なる。波長が同じ電磁波で実験を行わなければ、地球の温室効果を再現したことにはならない。
これらを十分に検討することなく、実験室における温室効果気体の加熱実験の結果から温室効果が示されると結論付けることは、適切ではないと考えられる。また、地球の温室効果への理解を促すために、一般に向けてあるいは個人で、温室効果気体の加熱実験を行うことがあるが、温室効果気体の加熱を擬似的に表現しているに過ぎない。安易な実験は、誤解を招く恐れがあるとの指摘もある。