Високо в стратосферата, на около 32 километра (20 мили) над земната повърхност, условията са подходящи за поддържане на концентрация от 8 части на милион озон. Това е хубаво нещо, защото този озон поглъща силно ултравиолетовата радиация, която иначе би създала негостоприемни условия за живот на Земята. Първата стъпка към разбирането на важността на озоновия слой е да се разбере колко добре озонът абсорбира ултравиолетовото лъчение.
Озоновият слой
Озонът се образува, когато свободен кислороден атом се сблъска с кислородна молекула. Това е малко по-сложно от това, защото друга молекула трябва да е в съседство, за да подтикне озонообразуващата реакция. Молекулата на кислорода се състои от два кислородни атома, а озоновата молекула се състои от три кислородни атома.
Озоновите молекули поглъщат ултравиолетовото лъчение и когато се разделят, се разделят на двуатомна кислородна молекула и свободен кислороден атом. Когато налягането на въздуха е точно, свободният кислород бързо ще намери друга молекула кислород и ще направи друга молекула озон.
На височината, където скоростта на образуване на озон съвпада със скоростта на ултравиолетово поглъщане, има стабилен озонов слой.
Ултравиолетова радиация
Ултравиолетовото или UV лъчение често се нарича UV светлина, защото това е форма на електромагнитно излъчване, малко по-различна от видимата светлина. Тази малка разлика е много важна, тъй като сноповете UV светлина съдържат повече енергия от видимата светлина. UV спектърът започва там, където завършва видимият спектър, с дължини на вълната около 400 нанометра (по-малко от 400 милиардни части от двор). UV спектърът обхваща областта на дължината на вълната до 100 нанометра. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-висока е енергията на лъчението. UV спектърът е разделен на три области, наречени UV-A, UV-B и UV-C. UV-A обхваща от 400 до 320 нанометра; UV-B продължава до 280 нанометра; UV-C съдържа остатъка от 280 до 100 нанометра.
UV и материя
Взаимодействието на светлината и материята е обмен на енергия. Например, електрон в атома може да има допълнителна енергия, от която да се отърве. Един от начините да изхвърли, че допълнителната енергия е чрез излъчване на малък сноп светлина, наречен фотон. Енергията на фотона съвпада с допълнителната енергия, от която се отървава електронът. Работи и обратното. Ако енергията на фотона съвпада точно с енергията, необходима на електрона, фотонът може да отдаде тази енергия на електрона. Ако фотонът има твърде много или твърде малко енергия, той няма да бъде погълнат.
Ултравиолетовата светлина има повече енергия от радио, инфрачервена или видима светлина. Това означава, че някои ултравиолетови лъчи - особено по-късите дължини на вълните - имат толкова много енергия, че могат да откъснат електроните от техните домашни атоми или молекули. Това е процес, наречен йонизация и затова ултравиолетовите вълни са опасни: те йонизират електрони и увреждат молекулите. UV-C вълните са най-опасни, след това идва UV-B и накрая UV-A.
Абсорбция на озон
Оказва се, че енергийните нива на електроните в озоновата молекула съвпадат с ултравиолетовия спектър. Озонът абсорбира повече от 99 процента от UV-C лъчите - най-опасната част от спектъра. Озонът абсорбира около 90 процента от UV-B лъчите - но 10-те процента, които го прокарват, са голям фактор за предизвикване на слънчеви изгаряния и задействане на рак на кожата. Озонът абсорбира около 50% от UV-A лъчите.
Тези числа зависят от плътността на озона в атмосферата. Емисиите на хлорофлуоровъглерод променят баланса между създаването и разрушаването на озона, накланяйки го към разрушаване и намалявайки плътността на озона в стратосферата. Ако тази тенденция ще продължи безкрайно, НАСА обяснява колко сериозни биха били последствията: „Без озон интензивното слънчево лъчение на Слънцето би стерилизирало повърхността на Земята“.