Los gases de efecto invernadero en la atmósfera tienen que ver con el cambio climático, incluidos el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso, absorben la energía térmica y la emiten en todas las direcciones (incluso hacia abajo), manteniendo caliente la superficie de la Tierra y la atmósfera inferior. Agregar más gases de efecto invernadero a la atmósfera mejora el efecto, haciendo que la superficie de la Tierra y la atmósfera inferior sean aún más cálidas.
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El Sol sirve como la principal fuente de energía para el clima de la Tierra. Parte de la luz solar entrante se refleja directamente hacia el espacio, especialmente por superficies brillantes como el hielo y las nubes, y el resto es absorbido por la superficie y la atmósfera. Gran parte de esta energía solar absorbida se vuelve a emitir como calor (radiación de onda larga o infrarroja). La atmósfera, a su vez, absorbe y vuelve a irradiar calor, parte del cual escapa al espacio. Cualquier perturbación de este equilibrio de energía entrante y saliente afectará al clima. Por ejemplo, pequeños cambios en la producción de energía del Sol afectarán directamente este equilibrio.
Si toda la energía térmica emitida desde la superficie pasara a través de la atmósfera directamente al espacio, la temperatura promedio de la superficie de la Tierra sería decenas de grados más fría que la actual. Los gases de efecto invernadero en la atmósfera, incluidos el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso, actúan para hacer que la superficie sea mucho más caliente porque absorben y emiten energía térmica en todas las direcciones (incluso hacia abajo), manteniendo calientes la superficie de la Tierra y la atmósfera inferior. [Figura B1]. Sin este efecto invernadero, la vida tal como la conocemos no podría haber evolucionado en nuestro planeta. Agregar más gases de efecto invernadero a la atmósfera lo hace aún más efectivo para evitar que el calor se escape al espacio. Cuando la energía que sale es menor que la energía que entra, la Tierra se calienta hasta que se establece un nuevo equilibrio.