Die Wellenlängen der Infrarotstrahlung können nur solche Moleküle absorbieren, die durch Schwingungen ihr Dipolmoment ändern. Diese Bedingung erfüllen Moleküle, die aus zwei verschiedenen oder aus mindestens drei Atomen zusammengesetzt sind. Zweiatomige Gase wie Sauerstoff O₂ und Stickstoff N₂, die Hauptkomponenten in unserer Atmosphäre, können nur symmetrische Schwingungen ausführen, die das Dipolmoment nicht verändern. Kohlendioxid, ein dreiatomiges Gas, kann neben symmetrischen auch unsymmetrische Schwingungen ausführen (Abbildung unten, zur Vergrößerung anklicken). Infrarotlicht regt letztere Schwingungen an und wird dadurch absorbiert. Allerdings wird nicht der gesamte Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung (1 bis 40 µm; Mikrometer = 10^-6m) absorbiert, sondern nur ein kleiner Bereich, der für jedes Klimagas verschieden ist. Kohlendioxid absorbiert in zwei engen Bereichen des Infrarotspektrums, nämlich bei 4.3 und 15.3 µm.

Bewirkt das in der Atmosphäre befindliche Kohlendioxid durch die Absorption der Infrarotstrahlung in den Bereichen von 4.3 und 15.3 µm eine Klimaerwärmung? Die eindeutige Antwort auf diese Frage lautet ja. Ohne jeglichen Treibhauseffekt wäre die mittlere Temperatur auf der Erde um 33°C niedriger, sodass ein Leben auf der Erde, zumindest so wie wir es kennen, kaum möglich wäre. Den größten Anteil am Treibhauseffekt, nämlich von etwa 66 Prozent oder 22°C hat aber der Wasserdampf, der somit das effektivste aller Treibhausgase darstellt. Das natürlich in der Atmosphäre befindliche Kohlendioxid steuert dagegen etwa 15 Prozent bei, was einem Temperaturanteil von etwa 5°C entspricht.