Globálne otepľovanie je problémom, o ktorom sa v súčasnosti hovorí veľmi veľa. Vo všeobecnosti je termín globálne otepľovanie definovaný ako zvýšenie priemernej teploty oceánov a atmosféry v mierke celej planéty počas viacerých rokov. V užšom význame sa tento termín používa na klimatické zmeny pozorované na prelome 20. a 21. storočia.

Od konca 19. storočia sa priemerné teploty zvýšili o 0,2 až 0,6 °C. Najmä v posledných 25-50 rokoch sa na globálnom otepľovaní v značnej miere podieľa činnosť človeka, a to najmä emisie skleníkových plynov, ako napríklad oxid uhličitý (CO₂).

Hoci diskusie ohľadom globálneho otepľovania sa často sústreďujú najmä na teplotu, klimatické zmeny môžu priniesť aj zmeny iných geografických prvkov, zahŕňajúc zvýšenie hladiny morí, extrémne zrážky a iné. Tieto zmeny môžu spustiť rôzne ničivé javy, ako potopy, suchá, veľké horúčavy, zníženie poľnohospodárskych výnosov, ale aj extrémne okolnosti spôsobujúce masové vyhladenie populácie.

V súvislosti s globálnym otepľovaním sa najčastejšie spomína skleníkový efekt. Je to zachytávanie dlhovlnného (tepelného a infračerveného) žiarenia zemského povrchu skleníkovými plynmi (najmä vodná para, ozón O₃, oxid dusný N₂0, metán CH₄, oxid uhličitý CO₂ a antropogénne freóny). Tieto plyny dobre prepúšťajú krátkovlnné a viditeľné žiarenie Slnka a spätne zachytávajú časť dlhovlnného tepelného žiarenia odrazeného od zemského povrchu. Tento jav je prirodzený, odhaduje sa, že bez neho by bola priemerná zemská teplota o 14 až 36°C nižšia. Ak sa však zvyšuje množstvo skleníkových plynov v atmosfére, zvyšuje sa aj skleníkový efekt, výsledkom čoho je väčšie množstvo tepelnej energie, ktorá zostáva na Zemi, čo vedie k zvyšovaniu priemernej teploty.

Ak sledujeme množstvo CO₂ v atmosfére počas posledných 400 000 rokov, jeho rapídny nárast nastal od začiatku priemyselnej revolúcie. Prirodzené množstvo CO₂ v atmosfére sa odvtedy rapídne zvýšilo, najmä vinou emisií produkovaných spaľovaním fosílnych palív (uhlie, ropa, drevo, plyn) a technologických emisií výrobných procesov. Zvyšovanie koncentrácie atmosferického CO₂ je čiastočne vyvažované oceánmi a vegetáciou, ktoré sú prirodzenými studňami uhlíka. CO₂ je absorbovaný morskými vodami a fotosyntézou rastlín. Preto k zvyšovaniu obsahu CO₂ v atmosfére prispieva aj zmena využitia zemského povrchu, najmä odlesňovanie.

Tvrdenie o ľudskom (antropogénnom) vplyve na klimatické zmeny prostredníctvom produkcie C0₂ je však spochybniteľné, pretože neberie do úvahy iné zdroje klimatického záznamu z posledného tisícročia, kde sa objavuje výrazne teplé obdobie v prvej štvrtine tisícročia (cca 1000-1250) s priemernými teplotami dokonca vyššími ako sú súčasné a následný nástup malej ľadovej doby (cca 1350-1850) súvisiacej so zmenami v slnečnej činnosti a slnečnom magnetickom poli (Spörerovo minimum cca 1450-1550, veľmi výrazné Maunderovo minimum 1645-1715 -na polstoročia prakticky zmizli pozorovateľné slnečné škvrny, Daltonovo minimum 1790-1820).

Rôzne vedecké správy poukazujú aj na vzťah medzi globálnym otepľovaním a zvýšením hodnôt C0₂ v atmosfére, ale s opačnou väzbou príčin a následkov. To znamená, že nie zvýšenie hladiny C0₂ spôsobuje otepľovanie, ale nárast teplôt spôsobuje následné zvýšenie hladiny C0₂ v atmosfére.

Ďalší fakt, na ktorý tieto štúdie poukazujú je, že ľudská produkcia C0₂ je v porovnaní s jeho prirodzenými zásobníkmi (najväčším zásobníkom sú oceány) pomerne malá. Aj malé zvýšenie teploty vody v oceánoch - obsahujú 93% všetkého voľného C0₂, atmosféra len 7% - má za následok uvoľnenie obrovského množstva v nej rozpusteného C0₂ (s rastúcou teplotou vody rozpustnosť plynov vo vode klesá). Pritom doba odozvy oceánskeho tepelného výmenníka na zvýšenie povrchovej teploty je dlhá - odhaduje sa na 800 a viac rokov.

Na vysvetlenie kolísania globálnej teploty boli navrhnuté rôzne hypotézy týkajúce sa kolísania slnečnej aktivity.

Problémom je, že spoľahlivé a dostatočne presné merania celkového slnečného žiarenia pokrývajú obdobie len posledných 50 rokov - od začiatkov meraní pomocou družíc - staršie pozemské merania sú zaťažené značnými chybami vyplývajúcimi z nemožnosti presne určiť priehľadnosť atmosféry.

Neobjasnený je zatiaľ i vplyv zmien v geomagnetickom poli Zeme.

Avšak tak či onak, zbytočným svietením spotrebúvame obrovské množstvo energie. Svojim nárokom na produkciu elektriny zvyšujeme množstvo skleníkových plynov v atmosfére, ktoré vznikajú pri jej produkcii. Jedným z hlavných cieľov Hodiny Zeme je na tento problém upozorniť, pretože ak začneme od seba, spolu dokážeme veľmi veľa.