Kõrgel stratosfääris, umbes 32 kilomeetrit (20 miili) kõrgusel Maa pinnast, on tingimused just sobivad, et säilitada osooni kontsentratsioon 8 miljonit promilli. See on hea, sest see osoon neelab tugevalt ultraviolettkiirgust, mis muidu looks Maa eluks ebasobivad tingimused. Esimene samm osoonikihi olulisuse mõistmiseks on mõista, kui hästi osoon ultraviolettkiirgust neelab.
Osoonikiht
Osoon tekib siis, kui vaba hapnikuaatom põrkub kokku hapnikumolekuliga. See on veidi keerulisem kui see, sest osoonit moodustava reaktsiooni tõukamiseks peab naabruses olema veel üks molekul. Hapniku molekul koosneb kahest hapniku aatomist ja osooni molekul koosneb kolmest hapniku aatomist.
Osoonimolekulid neelavad ultraviolettkiirgust ja kui nad seda teevad, jagunevad nad kahe aatomi hapnikumolekuliks ja vabaks hapnikuaatomiks. Kui õhurõhk on õige, leiab vaba hapnik kiiresti teise hapniku molekuli ja teeb uue osooni molekuli.
Kõrgusel, kus osooni moodustumise kiirus vastab ultraviolettkiirguse kiirusele, on stabiilne osoonikiht.
Ultraviolettkiirgus
Ultraviolettkiirgust ehk UV-kiirgust nimetatakse sageli UV-valguseks, kuna see on elektromagnetkiirguse vorm, mis erineb nähtavast valgusest veidi. See väike erinevus on siiski väga oluline, sest UV-valguse kimbud sisaldavad rohkem energiat kui nähtav valgus. UV-spekter algab seal, kus nähtav spekter lõpeb, lainepikkustega umbes 400 nanomeetrit (vähem kui 400 miljardikku õue). UV-spekter katab lainepikkuse piirkonna kuni 100 nanomeetrit. Mida lühem on lainepikkus, seda suurem on kiirguse energia. UV-spekter jaguneb kolmeks piirkonnaks, mida nimetatakse UV-A, UV-B ja UV-C. UV-A katab 400 kuni 320 nanomeetrit; UV-B jätkub 280 nanomeetrini; UV-C sisaldab ülejäänud osa, vahemikus 280 kuni 100 nanomeetrit.
UV ja aine
Valguse ja aine vastastikmõju on energiavahetus. Näiteks aatomi elektronil võib vabanemiseks olla lisaenergiat. Üks võimalus, kuidas see lisaenergia välja visata, on väikse valguskimpu kiirgamine, mida nimetatakse footoniks. Footoni energia sobib lisaenergiaga, millest elektron vabaneb. See töötab ka vastupidi. Kui footoni energia vastab täpselt elektronile vajalikule energiale, saab footon selle energia elektronile annetada. Kui footonil on kas liiga palju või liiga vähe energiat, ei imendu see.
Ultraviolettvalgusel on rohkem energiat kui raadio-, infrapuna- või nähtaval valgusel. See tähendab, et mõnel ultraviolettkiirusel - eriti lühematel lainepikkustel - on nii palju energiat, et nad saavad elektronid oma kodu aatomitest või molekulidest eemale rebida. See on protsess, mida nimetatakse ionisatsiooniks ja seetõttu on ultraviolettlained ohtlikud: need ioniseerivad elektrone ja kahjustavad molekule. UV-C lained on kõige ohtlikumad, siis tuleb UV-B ja lõpuks UV-A.
Osooni neeldumine
Selgub, et osooni molekuli elektronide energiatasemed vastavad ultraviolettkiirguse spektrile. Osoon neelab üle 99 protsendi UV-C kiirte - spektri kõige ohtlikuma osa. Osoon neelab umbes 90 protsenti UV-B kiirtest, kuid 10 protsenti, mis selle läbi teeb, on suur tegur päikesepõletuse tekitamisel ja nahavähi vallandamisel. Osoon neelab umbes 50 protsenti UV-A kiirtest.
Need arvud sõltuvad osooni tihedusest atmosfääris. Klorofluorosüsivesinike heitkogused muudavad osooni tekke ja hävimise tasakaalu, kallutades seda hävitamise suunas ja vähendades osooni tihedust stratosfääris. Kui see suundumus jätkuks lõputult, selgitab NASA, kui tõsised tagajärjed sellel oleksid: "Ilma osoonita steriliseeriks Päikese intensiivne UV-kiirgus Maa pinda."