A sztratoszférában magasan, a Föld felszíne felett körülbelül 32 kilométerre (20 mérföld) vannak a körülmények, amelyek megfelelőek az ózon 8 ppm koncentrációjának fenntartásához. Ez jó dolog, mert ez az ózon erősen elnyeli az ultraibolya sugárzást, amely egyébként a földi élet számára nem megfelelő körülményekhez vezetne. Az ózonréteg fontosságának megértésének első lépése annak megértése, hogy az ózon mennyire képes elnyelni az ultraibolya sugárzást.
Az ózonréteg
Az ózon akkor képződik, amikor egy szabad oxigénatom ütközik egy oxigénmolekulával. Kicsit bonyolultabb ennél, mert egy másik molekulának a szomszédságban kell lennie ahhoz, hogy az ózonképző reakciót valamilyen módon lenyomja. Az oxigénmolekula két oxigénatomból áll, az ózonmolekula pedig három oxigénatomból áll.
Az ózonmolekulák elnyelik az ultraibolya sugárzást, és amikor ezt megteszik, kétatomos oxigénmolekulává és szabad oxigénatomra oszlanak. Amikor a légnyomás megfelelő, a szabad oxigén gyorsan megtalál egy másik oxigénmolekulát, és újabb ózonmolekulát állít elő.
Abban a magasságban, ahol az ózonképződés sebessége megegyezik az ultraibolya abszorpció sebességével, stabil ózonréteg van.
Ultraibolya sugárzás
Az ultraibolya vagy UV sugárzást gyakran UV fénynek hívják, mivel ez az elektromágneses sugárzás egy formája, amely csak kissé eltér a látható fénytől. Ez a kis különbség azért nagyon fontos, mert az UV fénykötegek több energiát tartalmaznak, mint a látható fény. Az UV-spektrum ott kezdődik, ahol a látható spektrum véget ér, 400 nm körüli hullámhosszal (kevesebb, mint egy udvar 400 milliomod része). Az UV-spektrum lefedi a hullámhossz-tartományt 100 nanométerig. Minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a sugárzás energiája. Az UV-spektrum három régióra bomlik, az úgynevezett UV-A, UV-B és UV-C. Az UV-A 400-320 nanométert takar; Az UV-B 280 nanométerig folytatódik; Az UV-C tartalmazza a fennmaradó részt, 280-100 nanométer között.
UV és anyag
A fény és az anyag kölcsönhatása energiacsere. Például egy atomban lévő elektronnak extra energiája lehet, amelytől megszabadulhat. Az egyik módja annak, hogy kibocsássa ezt a többlet energiát, ha egy apró fénycsomót bocsát ki, amelyet fotonnak neveznek. A foton energiája megegyezik azzal az extra energiával, amelytől az elektron megszabadul. Ez fordítva is működik. Ha egy foton energiája pontosan megegyezik az elektron számára szükséges energiával, akkor a foton felajánlhatja ezt az energiát az elektronnak. Ha a fotonnak túl sok vagy túl kevés energiája van, nem szívódik fel.
Az ultraibolya fény több energiát tartalmaz, mint a rádió, az infravörös vagy a látható fény. Ez azt jelenti, hogy egyes ultraibolya fényeknek - különösen a rövidebb hullámhosszaknak - annyi energiájuk van, hogy képesek elszakítani az elektronokat otthoni atomjaiktól vagy molekuláiktól. Ez az ionizációnak nevezett folyamat, ezért veszélyesek az ultraibolya hullámok: ionizálják az elektronokat és károsítják a molekulákat. Az UV-C hullámok a legveszélyesebbek, majd jön az UV-B és végül az UV-A.
Ózonfelvétel
Kiderült, hogy az ózonmolekulában az elektronok energiaszintje megegyezik az ultraibolya spektrummal. Az ózon az UV-C sugarak több mint 99 százalékát elnyeli - ez a spektrum legveszélyesebb része. Az ózon elnyeli az UV-B sugarak körülbelül 90 százalékát - de az átjutó 10 százalék nagy tényező a leégés kiváltásában és a bőrrák kiváltásában. Az ózon elnyeli az UV-A sugarak körülbelül 50 százalékát.
Ezek a számok az ózon légköri sűrűségétől függenek. A klór-fluor-szénhidrogén-kibocsátás megváltoztatja az ózon létrehozásának és pusztulásának egyensúlyát, a pusztulás felé döntve csökkenti az ózon sűrűségét a sztratoszférában. Ha ez a tendencia a végtelenségig folytatódna, a NASA elmagyarázza, hogy ennek milyen súlyos következményei lennének: "Ózon nélkül a Nap intenzív UV-sugárzása sterilizálja a Föld felszínét."
