温室效应（英语：Greenhouse effect）是指行星的大气层因为吸收辐射能量，使得行星表面升温的效应。由于温室效应，行星表面温度会比没有大气层时的温度要高。以往认为其机制类似温室使其中气温上升的机制，故名为“温室效应”。不少研究指出，人为因素使地球上的温室效应异常加剧，而造成全球暖化的效应。
太阳辐射主要是短波辐射，而地面辐射和大气辐射则是长波辐射。大气对长波辐射的吸收力较强，对短波辐射的吸收力较弱。白天时，太阳光照射到地球上，部分能量被大气吸收，部分被反射回宇宙，大约47%的能量被地球表面吸收。晚上地球表面以红外线的方式向宇宙散发白天吸收的热量，其中也有部分被大气吸收。
大气层覆盖玻璃的温室一样，保存了一定的热量，使得地球不至于像没有大气层的月球一样，被太阳照射时温度急剧升高，不受太阳照射时温度急剧下降。一些理论认为，由于温室气体的增加，使地球整体所保留的热能增加，导致全球暖化。
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