Augsti stratosfērā, apmēram 32 kilometrus (20 jūdzes) virs Zemes virsmas, apstākļi ir tieši piemēroti, lai uzturētu 8 daļas uz miljonu ozona koncentrāciju. Tā ir laba lieta, jo šis ozons stipri absorbē ultravioleto starojumu, kas citādi radītu apstākļus, kas nav viesmīlīgi dzīvībai uz Zemes. Pirmais solis, lai izprastu ozona slāņa nozīmi, ir saprast, cik labi ozons absorbē ultravioleto starojumu.
Ozona slānis
Ozons veidojas, kad brīvais skābekļa atoms saduras ar skābekļa molekulu. Tas ir nedaudz sarežģītāk, jo kaimiņos ir jāatrodas citai molekulai, lai kaut kā virzītu ozona veidojošo reakciju. Skābekļa molekula sastāv no diviem skābekļa atomiem, un ozona molekula sastāv no trim skābekļa atomiem.
Ozona molekulas absorbē ultravioleto starojumu, un, kad tas notiek, tās sadalās divu atomu skābekļa molekulā un brīvā skābekļa atomā. Kad gaisa spiediens ir piemērots, brīvais skābeklis ātri atradīs citu skābekļa molekulu un izveidos citu ozona molekulu.
Augstumā, kur ozona veidošanās ātrums sakrīt ar ultravioletā absorbcijas ātrumu, ir stabils ozona slānis.
Ultravioletais starojums
Ultravioleto vai UV starojumu bieži sauc par UV gaismu, jo tas ir elektromagnētiskā starojuma veids, kas tikai nedaudz atšķiras no redzamās gaismas. Šī nelielā atšķirība tomēr ir ļoti svarīga, jo UV gaismas saišķos ir vairāk enerģijas nekā redzamajā gaismā. UV spektrs sākas tur, kur redzamais spektrs beidzas, ar viļņu garumiem ap 400 nanometriem (mazāk nekā 400 miljarddaļas pagalma). UV spektrs aptver viļņa garuma apgabalu līdz 100 nanometriem. Jo īsāks viļņa garums, jo lielāka ir starojuma enerģija. UV spektrs ir sadalīts trīs reģionos, kurus sauc par UV-A, UV-B un UV-C. UV-A pārklāj no 400 līdz 320 nanometriem; UV-B turpina samazināties līdz 280 nanometriem; UV-C satur atlikušo daļu no 280 līdz 100 nanometriem.
UV un matērija
Gaismas un vielas mijiedarbība ir enerģijas apmaiņa. Piemēram, elektronam atomā var būt papildu enerģija, no kuras atbrīvoties. Viens no veidiem, kā tā var izmest šo papildu enerģiju, ir izstarot niecīgu gaismas kūli, ko sauc par fotonu. Fotona enerģija sakrīt ar papildu enerģiju, no kuras elektrons atbrīvojas. Tas darbojas arī otrādi. Ja fotona enerģija precīzi atbilst elektronam vajadzīgajai enerģijai, fotons var šo enerģiju ziedot elektronam. Ja fotonam ir vai nu par daudz, vai par maz enerģijas, tas netiks absorbēts.
Ultravioletajā gaismā ir vairāk enerģijas nekā radio, infrasarkanajā vai redzamajā gaismā. Tas nozīmē, ka dažiem ultravioletajiem stariem - it īpaši īsākiem viļņu garumiem - ir tik daudz enerģijas, ka tie var plosīt elektronus prom no viņu mājas atomiem vai molekulām. Tas ir process, ko sauc par jonizāciju, un tāpēc ultravioletie viļņi ir bīstami: tie jonizē elektronus un bojā molekulas. UV-C viļņi ir visbīstamākie, tad nāk UV-B un visbeidzot UV-A.
Ozona absorbcija
Izrādās, ka elektronu enerģijas līmeņi ozona molekulā sakrīt ar ultravioleto spektru. Ozons absorbē vairāk nekā 99 procentus UV-C staru - visbīstamāko spektra daļu. Ozons absorbē apmēram 90 procentus no UV-B stariem, bet 10 procenti, kas to pārvar, ir liels faktors, kas izraisa saules apdegumus un izraisa ādas vēzi. Ozons absorbē apmēram 50 procentus no UV-A stariem.
Šie skaitļi ir atkarīgi no ozona blīvuma atmosfērā. Hlorfluorogļūdeņražu emisija maina ozona radīšanas un iznīcināšanas līdzsvaru, to noliekot uz iznīcināšanu un samazinot ozona blīvumu stratosfērā. Ja šī tendence turpināsies bezgalīgi, NASA paskaidro, cik nopietnas sekas tam būtu: "Bez ozona Saules intensīvais UV starojums sterilizētu Zemes virsmu."