גבוה בסטרטוספירה, כ -32 ק"מ מעל פני כדור הארץ, התנאים הם בדיוק כדי לשמור על ריכוז של 8 חלקים למיליון אוזון. זה דבר טוב מכיוון שהאוזון סופג חזק קרינה אולטרה סגולה שאחרת תיצור תנאים שאינם סגורים לחיים על פני כדור הארץ. הצעד הראשון להבנת החשיבות של שכבת האוזון הוא להבין עד כמה האוזון סופג קרינה אולטרה סגולה.
שכבת האוזון
האוזון נוצר כאשר אטום חמצן חופשי מתנגש במולקולת חמצן. זה קצת יותר מסובך מכיוון שמולקולה אחרת צריכה להיות בשכונה כדי לדחוף את התגובה היוצרת אוזון. מולקולת חמצן מורכבת משני אטומי חמצן, ומולקולת אוזון מורכבת משלושה אטומי חמצן.
מולקולות אוזון סופגות קרינה אולטרה סגולה, וכאשר הן עושות זאת הן מתפצלות למולקולת חמצן דו אטומית ולאטום חמצן חופשי. כאשר לחץ האוויר תקין, החמצן החופשי ימצא במהירות מולקולת חמצן אחרת ויהפוך למולקולת אוזון נוספת.
בגובה שבו קצב היווצרות האוזון תואם את קצב ספיגת האולטרה סגול, ישנה שכבת אוזון יציבה.
קרינה אולטרא - סגולה
קרינה אולטרה סגולה או UV נקראת לעיתים קרובות אור UV מכיוון שהיא סוג של קרינה אלקטרומגנטית השונה במעט מהאור הנראה. ההבדל הקטן הזה חשוב מאוד, מכיוון שחבילות של אור UV מכילות יותר אנרגיה מאשר אור גלוי. ספקטרום ה- UV מתחיל היכן שהספקטרום הגלוי מסתיים, באורכי גל סביב 400 ננומטר (פחות מ -400 מיליארד חצר). ספקטרום ה- UV מכסה את אזור אורך הגל עד 100 ננומטר. ככל שאורך הגל קצר יותר, כך האנרגיה של הקרינה גבוהה יותר. ספקטרום ה- UV מחולק לשלושה אזורים, הנקראים UV-A, UV-B ו- UV-C. UV-A מכסה בין 400 ל -320 ננומטר; UV-B ממשיך עד 280 ננומטר; UV-C מכיל את השאר, בין 280 ל -100 ננומטר.
UV וחומר
האינטראקציה של אור וחומר היא חילופי אנרגיה. לדוגמא, לאלקטרון באטום יכולה להיות אנרגיה נוספת להיפטר ממנו. אחת הדרכים בה היא יכולה להשליך אנרגיה נוספת זו היא על ידי פליטת צרור אור זעיר הנקרא פוטון. האנרגיה של הפוטון תואמת את האנרגיה הנוספת שהאלקטרון נפטר ממנה. זה עובד גם הפוך. אם האנרגיה של פוטון תואמת בדיוק את האנרגיה הדרושה לאלקטרון, הפוטון יכול לתרום את האנרגיה הזו לאלקטרון. אם לפוטון יש יותר מדי או מעט מדי אנרגיה הוא לא ייספג.
לאור אולטרה סגול יש יותר אנרגיה מאשר רדיו, אור אינפרא אדום או גלוי. המשמעות היא שלחלק מהאולטרה סגול - במיוחד אורכי הגל הקצרים - יש כל כך הרבה אנרגיה שהם יכולים לקרוע אלקטרונים מהאטומים הביתיים שלהם או ממולקולותיהם. זה תהליך שנקרא יינון, וזו הסיבה שגלים אולטרה סגולים מסוכנים: הם מייננים אלקטרונים ופוגעים במולקולות. גלי UV-C הם המסוכנים ביותר, ואז מגיע UV-B ולבסוף UV-A.
ספיגת אוזון
מתברר שרמות האנרגיה של אלקטרונים במולקולת האוזון תואמות את הספקטרום האולטרה סגול. האוזון סופג יותר מ- 99 אחוז מקרני ה- UV-C - החלק המסוכן ביותר בספקטרום. האוזון סופג כ -90 אחוז מקרני ה- UV-B - אך 10 האחוזים שעוברים אותו הם גורם גדול בהשראת כוויות שמש ומפעילה סרטן העור. האוזון סופג כ- 50 אחוז מקרני ה- UV-A.
מספרים אלה תלויים בצפיפות האוזון באטמוספירה. פליטת כלורופלואורו פחמן משנה את איזון יצירת האוזון והרסו, מטה אותו לעבר הרס ומפחית את צפיפות האוזון בסטרטוספירה. אם מגמה זו הייתה נמשכת ללא הגבלת זמן, מסבירה נאס"א עד כמה יהיו ההשלכות החמורות: "ללא אוזון, קרינת ה- UV החזקה של השמש תעקר את פני כדור הארץ."