En lo alto de la estratosfera, a unos 32 kilómetros (20 millas) sobre la superficie de la Tierra, las condiciones son las adecuadas para mantener una concentración de 8 partes por millón de ozono. Eso es algo bueno porque el ozono absorbe fuertemente la radiación ultravioleta que de otro modo crearía condiciones inhóspitas para la vida en la Tierra. El primer paso para comprender la importancia de la capa de ozono es comprender qué tan bien el ozono absorbe la radiación ultravioleta.
La capa de ozono
El ozono se forma cuando un átomo de oxígeno libre choca con una molécula de oxígeno. Es un poco más complicado que eso porque otra molécula necesita estar en el vecindario para impulsar la reacción de formación de ozono. Una molécula de oxígeno consta de dos átomos de oxígeno y una molécula de ozono consta de tres átomos de oxígeno.
Las moléculas de ozono absorben la radiación ultravioleta y, cuando lo hacen, se dividen en una molécula de oxígeno de dos átomos y un átomo de oxígeno libre. Cuando la presión del aire es la correcta, el oxígeno libre encontrará rápidamente otra molécula de oxígeno y producirá otra molécula de ozono.
A la altitud donde la tasa de formación de ozono coincide con la tasa de absorción ultravioleta, hay una capa de ozono estable.
Radiación ultravioleta
La radiación ultravioleta, o UV, a menudo se llama luz ultravioleta porque es una forma de radiación electromagnética solo ligeramente diferente a la luz visible. Sin embargo, esa pequeña diferencia es muy importante porque los haces de luz ultravioleta contienen más energía que la luz visible. El espectro UV comienza donde termina el espectro visible, con longitudes de onda de alrededor de 400 nanómetros (menos de 400 mil millonésimas de yarda). El espectro UV cubre la región de longitud de onda hasta 100 nanómetros. Cuanto más corta sea la longitud de onda, mayor será la energía de la radiación. El espectro UV se divide en tres regiones, denominadas UV-A, UV-B y UV-C. UV-A cubre de 400 a 320 nanómetros; UV-B continúa hasta 280 nanómetros; UV-C contiene el resto, de 280 a 100 nanómetros.
UV y materia
La interacción de la luz y la materia es un intercambio de energía. Por ejemplo, un electrón en un átomo puede tener energía extra de la que deshacerse. Una forma en que puede descargar esa energía extra es emitiendo un pequeño haz de luz llamado fotón. La energía del fotón coincide con la energía extra de la que se deshace el electrón. También funciona al revés. Si la energía de un fotón coincide exactamente con la energía que necesita un electrón, el fotón puede donar esa energía al electrón. Si el fotón tiene demasiada o muy poca energía, no será absorbido.
La luz ultravioleta tiene más energía que la luz de radio, infrarroja o visible. Esto significa que algunos ultravioleta, especialmente las longitudes de onda más cortas, tienen tanta energía que pueden arrancar electrones de sus átomos o moléculas de origen. Ese es un proceso llamado ionización, y es por eso que las ondas ultravioleta son peligrosas: ionizan electrones y dañan moléculas. Las ondas UV-C son las más peligrosas, luego vienen las UV-B y finalmente las UV-A.
Absorción de ozono
Resulta que los niveles de energía de los electrones en la molécula de ozono coinciden con el espectro ultravioleta. El ozono absorbe más del 99 por ciento de los rayos UV-C, la parte más peligrosa del espectro. El ozono absorbe alrededor del 90 por ciento de los rayos UV-B, pero el 10 por ciento que lo atraviesa es un factor importante para inducir quemaduras solares y desencadenar cáncer de piel. El ozono absorbe aproximadamente el 50 por ciento de los rayos UV-A.
Esas cifras dependen de la densidad del ozono en la atmósfera. Las emisiones de clorofluorocarbonos cambian el equilibrio de la creación y destrucción del ozono, inclinándolo hacia la destrucción y reduciendo la densidad del ozono en la estratosfera. Si esa tendencia continuara indefinidamente, la NASA explica la gravedad de las consecuencias: "Sin ozono, la intensa radiación ultravioleta del Sol esterilizaría la superficie de la Tierra".