L'effetto serra è un fenomeno naturale che consiste nell'"intrappolamento" di una radiazione energetica ad opera di una membrana semi trasparente. Il nome deriva per similitudine con quanto avviene nelle serre per la coltivazione.
La presenza attorno ad un pianeta di un'atmosfera che assorbe parte dei raggi infrarossi emessi dal suolo riscaldato dalla radiazione ricevuta dalla stella ne è un esempio.
Infatti i raggi solari a corta lunghezza d'onda penetrano facilmente la membrana semi trasparente -costituita dai gas serra- perdendo anche una quota di energia ed "allungandosi". I raggi così "allungati" raggiungono la superficie del pianeta che in parte li riflette "allungandoli" ulteriormente ed in parte si riscalda. I raggi solari riflessi tornano di nuovo alla membrana semi trasparente (i gas serra) che ancora una volta lascia passare solo una quota di energia che corrisponde alle onde con lunghezza d'onda minore mentre riflette le lunghezze d'onda maggiore (l'infrarosso), alle quali si somma anche il calore che emana la superficie riscaldata del pianeta: in tale situazione, una parte della radiazione emessa dal suolo viene assorbita dall'atmosfera e riemessa in tutte le direzioni, quindi in parte anche verso il suolo stesso.
In questo modo la radiazione elettromagnetica emessa dal Sole viene "imprigionata" sotto forma di calore sulla superficie del pianeta e nella sua atmosfera e ciò comporta che l'equilibrio radiativo si fissi ad una temperatura maggiore di quella che si stabilirebbe in assenza dell'atmosfera.
L'effetto serra permette quindi alla Terra di avere una temperatura media superiore al punto di congelamento dell'acqua e dunque consente la vita come noi la conosciamo. Nel caso dell'inquinamento atmosferico del nostro pianeta, ciò che non è naturale consiste in un eccesso in quantità e qualità dei gas serra che costituiscono parte dell'atmosfera: tali gas sono principalmente vapore acqueo, anidride carbonica (CO2), metano, ossido di diazoto (N2O) ed ozono.
Nel sistema solare, oltre che sulla Terra, il fenomeno è stato osservato su Marte, Venere e Titano, mentre ad esempio la Luna, priva di atmosfera, ha escursioni di temperatura fortissime fra il giorno e la notte.
