Absorption du rayonnement thermique par les gaz
Quand un rayonnement thermique traverse l'air il est plus ou moins absorbé par les molécules gazeuses.
Le rayonnement solaire dans le visible est très peu absorbé par les molécules de l'air.
Pour le rayonnement terrestre dans l'infra-rouge, la capacité d'absorption thermique dépend de la structure des molécules :
les molécules biatomiques et symétriques (O2, N2, H2, ...) sont très peu absorbantes
les molécules triatomiques ou non symétriques (H2O, CO2, CH4,, ...) sont beaucoup plus absorbantes
Cette capacité d'absorption de l'air est directement liée aux propriétés spectroscopiques des molécules et donc à leur structure (leur capacité à « vibrer »).
Les molécules diatomiques comme N2 et O2 n'ont pas cette capacité de vibration et donc n'absorbent pas le rayonnement dans le domaine des longueurs d'onde infrarouge.
Les molécules triatomiques et polyatomiques, qu'elles aient une structure linéaire (comme CO2 N2O), tétraédrique (comme CH4) ou sans symétrie d'ordre supérieur (comme H2O, O3 ou les CFC) possèdent des bandes d'absorption dans le domaine infrarouge et peuvent donc jouer un rôle dans l'effet de serre.
L'absorption du rayonnement, qui cède tout ou partie de son énergie, provoque un changement de la configuration électronique de la molécule, en la faisant passer d'un niveau d'énergie E1 à un niveau d'énergie E2 supérieur. Cette énergie est ensuite réémise sous forme de chaleur à une plus grande longueur d'onde.
