Korkealla stratosfäärissä, noin 32 kilometriä (20 mailia) maapallon yläpuolella, olosuhteet ovat juuri sopivat pitämään otsonin 8 miljoonasosaa. Se on hyvä asia, koska otsoni absorboi voimakkaasti ultraviolettisäteilyä, joka muuten loisi olosuhteet, jotka eivät ole vieraanvaraisia elämälle maapallolla. Ensimmäinen askel otsonikerroksen merkityksen ymmärtämiseksi on ymmärtää, kuinka hyvin otsoni absorboi ultraviolettisäteilyä.
Otsonikerros
Otsoni muodostuu, kun vapaa happiatomi törmää happimolekyyliin. Se on hieman monimutkaisempi kuin se, koska toisen molekyylin on oltava naapurustossa, jotta se työntää otsonin muodostavaa reaktiota pitkin. Happimolekyyli koostuu kahdesta happiatomista ja otsonimolekyyli koostuu kolmesta happiatomista.
Otsonimolekyylit absorboivat ultraviolettisäteilyä, ja kun ne tekevät, ne hajoavat kahden atomin happimolekyyliksi ja vapaaksi happiatomiksi. Kun ilmanpaine on juuri oikea, vapaa happi löytää nopeasti toisen happimolekyylin ja muodostaa toisen otsonimolekyylin.
Korkeudessa, jossa otsonin muodostumisnopeus vastaa ultraviolettiabsorptionopeutta, on vakaa otsonikerros.
UV-säteily
Ultravioletti- tai UV-säteilyä kutsutaan usein UV-valoksi, koska se on sähkömagneettisen säteilyn muoto, joka on vain hieman erilainen kuin näkyvä valo. Tuo pieni ero on kuitenkin erittäin tärkeä, koska UV-valopaketit sisältävät enemmän energiaa kuin näkyvä valo. UV-spektri alkaa näkyvän spektrin loppumisesta, ja aallonpituudet ovat noin 400 nanometriä (alle 400 miljardin jaardin piha). UV-spektri peittää aallonpituusalueen 100 nanometriin saakka. Mitä lyhyempi aallonpituus, sitä suurempi on säteilyn energia. UV-spektri on jaettu kolmeen alueeseen, nimeltään UV-A, UV-B ja UV-C. UV-A peittää 400-320 nanometriä; UV-B jatkuu 280 nanometriin saakka; UV-C sisältää loput, 280-100 nanometriä.
UV ja aine
Valon ja aineen vuorovaikutus on energianvaihto. Esimerkiksi atomin elektronilla voi olla ylimääräistä energiaa päästä eroon. Yksi tapa, jolla se voi tyhjentää ylimääräisen energian, on lähettämällä pieni valopaketti, jota kutsutaan fotoniksi. Fotonin energia vastaa ylimääräistä energiaa, josta elektroni pääsee eroon. Se toimii myös päinvastoin. Jos fotonin energia vastaa tarkalleen elektronin tarvitsemaa energiaa, fotoni voi lahjoittaa kyseisen energian elektronille. Jos fotonilla on joko liikaa tai liian vähän energiaa, se ei imeydy.
Ultraviolettivalolla on enemmän energiaa kuin radio-, infrapuna- tai näkyvällä valolla. Tämä tarkoittaa, että joillakin ultraviolettisäteillä - etenkin lyhyemmillä aallonpituuksilla - on niin paljon energiaa, että ne voivat repiä elektronit pois kotiatomeistaan tai molekyyleistään. Tätä prosessia kutsutaan ionisaatioksi, ja siksi ultraviolettiaallot ovat vaarallisia: ne ionisoivat elektroneja ja vahingoittavat molekyylejä. UV-C-aallot ovat vaarallisimpia, sitten tulee UV-B ja lopuksi UV-A.
Otsonin imeytyminen
On käynyt ilmi, että otsonimolekyylin elektronien energiatasot vastaavat ultraviolettispektriä. Otsoni absorboi yli 99 prosenttia UV-C-säteistä - spektrin vaarallisimmista osista. Otsoni absorboi noin 90 prosenttia UV-B-säteistä - mutta 10 prosenttia, jotka tekevät sen läpi, ovat suuri tekijä auringonpolttamien ja ihosyövän laukaisussa. Otsoni absorboi noin 50 prosenttia UV-A-säteistä.
Nämä luvut riippuvat otsonin tiheydestä ilmakehässä. Klorofluorihiilipäästöt muuttavat otsonin muodostumisen ja tuhoutumisen tasapainoa, kallistamalla sitä kohti tuhoa ja vähentämällä otsonin tiheyttä stratosfäärissä. Jos tämä suuntaus jatkuisi loputtomiin, NASA selittää kuinka vakavat seuraukset olisivat: "Ilman otsonia, auringon voimakas UV-säteily steriloi maapallon pinnan."