@aljean83 

Les atomes d’une molécule sont liés par des forces élastiques. L’ensemble des déformations élastiques que peut subir une molécule peut se décomposer en un certains nombre de « modes normaux de vibration », chaque mode ayant une fréquence déterminée.
Pour qu’une onde électromagnétique puisse exciter un mode de vibration moléculaire, il faut remplir deux conditions :
1 la fréquence de l’onde doit correspondre à la fréquence de vibration du mode
2 la déformation doit faire apparaître un dipôle électrique variable

Exemple 1 : O₂ (O-O)
Un seul mode de vibration longitudinal (la distance entre les deux atomes oscille).
Comme les deux atomes sont identiques, aucun des deux n’est plus positif ou négatif que l’autre. La vibration ne fait pas apparaître de dipôle électrique et ne peut donc pas être excitée par une onde électromagnétique.

Exemple 2 : CO (C-O)
Ici encore, un seul mode de vibration longitudinal.
Mais, l’oxygène étant plus électronégatif que le carbone, il attire un peu plus a lui le nuage électronique et apparaît donc comme légèrement négatif.
La composante longitudinale (parallèle à l’axe de la molécule) du champ électrique d’une onde électromagnétique va donc tirer un atome dans un sens et l’autre dans le sens opposé, et mettre ainsi la molécule en vibration. On dit qu’un photon est absorbé.

Exemple 3 : CO₂ (O-C-O)
Cette molécule possède 4 modes de vibration :
Deux modes transversaux (la molécule bat des ailes)
Deux modes longitudinaux :
Dans le premier, les deux atomes d’oxygène s’éloignent et se rapprochent simultanément de l’atome de carbone qui reste en place.
Dans le second mode, les deux atomes d’oxygène se déplacent simultanément dans un sens, et l’atome de carbone dans l’autre sens.
Les deux modes de vibration transversales font apparaître un dipôle électrique et peuvent donc être excités par une onde électromagnétique. Seul le second mode de vibration longitudinale peut l’être.

Ce n’est pas plus compliqué que cela, si on se limite à un raisonnement classique (qui ne fait pas appel à la mécanique quantique) et si on néglige les effets de couplages vibration-rotation et d’autres effets qui font que la fréquence de chaque mode est en fait une bande plutôt qu’une raie.

En plus, il y a une question de temps de vie de ces modes de vibration. Une molécule qui a absorbé un photon va spontanément le réémettre après un certain temps. Il se trouve que dans la basse atmosphère, le temps moyen entre deux collisions de molécules est beaucoup plus petit que le temps de vie d’un mode de vibration. Dans la basse atmosphère, une molécule excitée va donc se débarrasser de son excès d’énergie sous forme cinétique et cela a pour résultat de réchauffer un peu l’atmosphère. En aucun cas l’énergie acquise par les molécules excitées n’est renvoyée à la terre sous forme d’onde électromagnétique comme par le toit d’une serre.

Ce n’est que dans la haute atmosphère, là où la densité de l’air est tellement faible que le temps moyen entre deux collisions moléculaire devient comparable ou plus grand que le temps de vie des modes de vibration qu’une partie de l’énergie est réémise sous forme électromagnétique vers l’espace, la partie réémise vers la terre étant absorbée par les couches basses avant d’atteindre la terre.