大氣層的溫室效應(yīng)可以通過(guò)比較地球表面的實(shí)際觀測(cè)溫度和假定沒(méi)有大氣層存在的情況下的輻射平衡溫度來(lái)說(shuō)明。假定沒(méi)有大氣層的存在,地球表面的輻射能量平衡可以用下面的公式來(lái)表示：S0(1-α)πR2=4πR2σT4 .這里的S0=1368Wm-2是太陽(yáng)常數(shù)，也就是太陽(yáng)輻射在地球軌道的輻射通量，α=0.3,是地球的行星反照率，也就是30%的太陽(yáng)輻射被反射回太空,只有70%的太陽(yáng)輻射被地面吸收，R=6370km是地球半徑，σ= 5.67*10-8Wm-2K-4是斯特蕃-玻爾茲曼常數(shù)，T是全球平均地表溫度。(1)式的左邊表示地球以圓形截面接收太陽(yáng)的短波輻射，右邊表示地球以球面向太空輻射的紅外輻射。把上面所有的參數(shù)值代入(1)式，得到地表輻射平衡溫度是T =255K。而觀測(cè)到的全球平均地表溫度是288K，這說(shuō)明大氣層的溫室效應(yīng)把地表溫度升高了33K。

我們也可以使用(1)式計(jì)算其他行星的輻射平衡溫度。例如,已知金星的行星反照率是0.78，太陽(yáng)常數(shù)是2639Wm-2，將其代入(1)式，得到金星的輻射平衡溫度是225K。但金星的實(shí)際地表平均溫度大約是730K，所以，金星大氣的溫室效應(yīng)將其表面溫度升高了大約500K。這個(gè)數(shù)值比地球大氣的溫室效應(yīng)導(dǎo)致的溫度升高的數(shù)值要大得多，說(shuō)明金星大氣的溫室效應(yīng)比地球強(qiáng)得多。這是因?yàn)榻鹦谴髿獗鹊厍虼髿夂懈嗟腃O2。金星表面的大氣壓力是93個(gè)大氣壓，其中的95%是CO2。對(duì)火星而言，其大氣層非常稀薄,其大氣壓強(qiáng)不足地球的百分之一，盡管其大氣中CO2 的含量也高達(dá)96%，但其溫室效應(yīng)非常弱。

雖然我們形象地把大氣對(duì)地面的增溫作用比喻作玻璃溫室的保溫效應(yīng)，但它們之間既有相似的地方，也有本質(zhì)的不同。它們的相同點(diǎn)是，都允許太陽(yáng)短波輻射透過(guò)，并且都阻擋紅外長(zhǎng)波輻射透過(guò),使地面得到加熱；不同點(diǎn)是,溫室玻璃阻擋了溫室內(nèi)外的熱力對(duì)流和熱量交換，而地球大氣層中則有熱力對(duì)流運(yùn)動(dòng)發(fā)生。當(dāng)大氣下層被加熱而產(chǎn)生向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下層的熱量被輸送到了大氣高層，同時(shí)由于大氣層的壓力隨高度的升高而降低，因此，下層的氣塊進(jìn)入高層之后由于體積膨脹而降溫。