Esant aukštai stratosferoje, apie 32 kilometrus (20 mylių) virš Žemės paviršiaus, sąlygos yra tinkamos palaikyti 8 milijonų dalių ozono koncentraciją. Tai gerai, nes tas ozonas stipriai sugeria ultravioletinę spinduliuotę, kuri priešingu atveju sukurtų nesvetingas sąlygas gyvybei Žemėje. Pirmasis žingsnis norint suprasti ozono sluoksnio svarbą yra suprasti, kaip gerai ozonas sugeria ultravioletinę spinduliuotę.
Ozono sluoksnis
Ozonas susidaro, kai laisvas deguonies atomas susiduria su deguonies molekule. Tai yra šiek tiek sudėtingiau, nes kaimynystėje turi būti dar viena molekulė, kuri tarsi stumtų ozono formavimo reakciją. Deguonies molekulė susideda iš dviejų deguonies atomų, o ozono molekulė - iš trijų deguonies atomų.
Ozono molekulės sugeria ultravioletinę spinduliuotę, o jas padarius suskirstomos į dviejų atomų deguonies molekulę ir laisvąjį deguonies atomą. Kai oro slėgis bus tinkamas, laisvasis deguonis greitai suras kitą deguonies molekulę ir padarys kitą ozono molekulę.
Aukštyje, kur ozono susidarymo greitis sutampa su ultravioletinių spindulių absorbcijos greičiu, yra stabilus ozono sluoksnis.
Ultravioletinė radiacija
Ultravioletinė arba UV spinduliuotė dažnai vadinama UV šviesa, nes tai yra tik šiek tiek kitokia nei matoma šviesa elektromagnetinės spinduliuotės forma. Šis nedidelis skirtumas vis dėlto yra labai svarbus, nes UV šviesos ryšuliuose yra daugiau energijos nei matomoje. UV spektras prasideda ten, kur baigiasi matomas spektras, kurio bangos ilgis yra apie 400 nanometrų (mažiau nei 400 milijardų kiemo). UV spektras apima bangos ilgio sritį iki 100 nanometrų. Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo didesnė spinduliuotės energija. UV spektras yra suskirstytas į tris regionus, vadinamus UV-A, UV-B ir UV-C. UV-A dengia nuo 400 iki 320 nanometrų; UV-B tęsiasi iki 280 nanometrų; UV-C yra likusi dalis - nuo 280 iki 100 nanometrų.
UV ir materija
Šviesos ir materijos sąveika yra energijos mainai. Pavyzdžiui, atomo elektronas gali atsikratyti papildomos energijos. Vienas iš būdų, kaip išpilti tą papildomą energiją, yra skleisti mažą šviesos ryšulį, vadinamą fotonu. Fotono energija sutampa su papildoma energija, kurios elektronas atsikrato. Tai veikia ir atvirkščiai. Jei fotono energija tiksliai sutampa su elektronui reikalinga energija, fotonas gali tą energiją paaukoti elektronui. Jei fotonas turi arba per daug, arba per mažai energijos, jis nebus absorbuojamas.
Ultravioletinė šviesa turi daugiau energijos nei radijo, infraraudonoji ar matoma šviesa. Tai reiškia, kad kai kurie ultravioletiniai spinduliai - ypač trumpesni bangos ilgiai - turi tiek energijos, kad gali išplėšti elektronus nuo savo namų atomų ar molekulių. Tai procesas, vadinamas jonizacija, todėl ultravioletinės bangos yra pavojingos: jos jonizuoja elektronus ir pažeidžia molekules. UV-C bangos yra pavojingiausios, tada ateina UV-B ir galiausiai UV-A.
Ozono absorbcija
Pasirodo, kad elektronų energijos lygiai ozono molekulėje sutampa su ultravioletinių spindulių spektru. Ozonas absorbuoja daugiau nei 99 procentus UV-C spindulių - pavojingiausią spektro dalį. Ozonas sugeria apie 90 procentų UV-B spindulių, tačiau 10 procentų, kurie jį praleidžia, yra didelis veiksnys, skatinantis saulės nudegimus ir sukelti odos vėžį. Ozonas sugeria apie 50 procentų UV-A spindulių.
Šie skaičiai priklauso nuo ozono tankio atmosferoje. Išmetami chlorfluorangliavandeniliai keičia ozono susidarymo ir sunaikinimo pusiausvyrą, pakreipdami jį į sunaikinimą ir sumažindami ozono tankį stratosferoje. Jei ši tendencija išliktų neribotą laiką, NASA paaiškina, kokios rimtos būtų pasekmės: „Be ozono intensyvi Saulės UV spinduliuotė sterilizuotų Žemės paviršių“.