成層圏の高地、地表から約32 km（20マイル）の高さで、8ppmのオゾン濃度を維持するのにちょうど良い条件です。 オゾンは紫外線を強く吸収するので、それは良いことです。そうしないと、地球上の生命にとって住みにくい状態を作り出すでしょう。 オゾン層の重要性を理解するための最初のステップは、オゾンが紫外線をどれだけよく吸収するかを理解することです。
オゾン層
オゾンは、遊離酸素原子が酸素分子と衝突したときに形成されます。 オゾン形成反応を促進するために別の分子が近くにある必要があるため、それよりも少し複雑です。 酸素分子は2つの酸素原子で構成され、オゾン分子は3つの酸素原子で構成されます。
オゾン分子は紫外線を吸収し、吸収すると2原子の酸素分子と遊離酸素原子に分裂します。 気圧がちょうど良いとき、遊離酸素はすぐに別の酸素分子を見つけて、別のオゾン分子を作ります。
オゾンの生成速度と紫外線の吸収速度が一致する高度では、安定したオゾン層が存在します。
紫外線放射
紫外線、またはUV放射は、可視光とわずかに異なる電磁放射の形式であるため、UV光と呼ばれることがよくあります。 ただし、UV光の束には可視光よりも多くのエネルギーが含まれているため、このわずかな違いは非常に重要です。 UVスペクトルは、可視スペクトルが終了するところから始まり、波長は約400ナノメートル（4,000億分の1ヤード未満）です。 UVスペクトルは、100ナノメートルまでの波長領域をカバーします。 波長が短いほど、放射線のエネルギーは高くなります。 UVスペクトルは、UV-A、UV-B、UV-Cと呼ばれる3つの領域に分けられます。 UV-Aは400から320ナノメートルをカバーします。 UV-Bは280ナノメートルまで続きます。 UV-Cには、280〜100ナノメートルの残りが含まれています。
UVと物質
光と物質の相互作用はエネルギーの交換です。 たとえば、原子内の電子は、取り除くために余分なエネルギーを持っている可能性があります。 その余分なエネルギーを捨てることができる1つの方法は、光子と呼ばれる小さな光の束を放出することです。 光子のエネルギーは、電子が取り除く余分なエネルギーと一致します。 それは逆にも機能します。 光子のエネルギーが電子に必要なエネルギーと正確に一致する場合、光子はそのエネルギーを電子に寄付することができます。 光子のエネルギーが多すぎるか少なすぎると、吸収されません。
紫外線は、ラジオ、赤外線、可視光線よりもエネルギーがあります。 これは、一部の紫外線（特に短波長）には非常に多くのエネルギーがあり、電子をホーム原子または分子から引き離すことができることを意味します。 これがイオン化と呼ばれるプロセスであり、紫外線が危険な理由です。紫外線は電子をイオン化し、分子に損傷を与えます。 UV-C波が最も危険で、次にUV-B、最後にUV-Aが発生します。
オゾン吸収
オゾン分子内の電子のエネルギー準位が紫外線スペクトルと一致していることがわかります。 オゾンは、スペクトルの最も危険な部分であるUV-C光線の99％以上を吸収します。 オゾンはUV-B光線の約90％を吸収しますが、それを通過する10％は、日焼けを誘発し、皮膚がんを引き起こす大きな要因です。 オゾンはUV-A光線の約50パーセントを吸収します。
これらの数値は、大気中のオゾンの密度に依存しています。 クロロフルオロカーボンの放出は、オゾンの生成と破壊のバランスを変化させ、破壊に向けて傾斜させ、成層圏のオゾン密度を低下させます。 その傾向が無期限に続くとすれば、NASAはその結果がどれほど深刻になるかを説明します。「オゾンがなければ、太陽の強い紫外線は地球の表面を殺菌するでしょう。」
