No alto da estratosfera, cerca de 32 quilômetros (20 milhas) acima da superfície da Terra, as condições são perfeitas para manter uma concentração de 8 partes por milhão de ozônio. Isso é bom porque esse ozônio absorve fortemente a radiação ultravioleta que, de outra forma, criaria condições inóspitas para a vida na Terra. O primeiro passo para entender a importância da camada de ozônio é compreender quão bem o ozônio absorve a radiação ultravioleta.
A camada de ozônio
O ozônio é formado quando um átomo de oxigênio livre colide com uma molécula de oxigênio. É um pouco mais complicado do que isso porque outra molécula precisa estar na vizinhança para empurrar a reação de formação de ozônio. Uma molécula de oxigênio consiste em dois átomos de oxigênio e uma molécula de ozônio consiste em três átomos de oxigênio.
As moléculas de ozônio absorvem a radiação ultravioleta e, quando o fazem, se dividem em uma molécula de oxigênio de dois átomos e um átomo de oxigênio livre. Quando a pressão do ar estiver correta, o oxigênio livre encontrará rapidamente outra molécula de oxigênio e produzirá outra molécula de ozônio.
Na altitude em que a taxa de formação de ozônio coincide com a taxa de absorção ultravioleta, existe uma camada de ozônio estável.
Radiação ultravioleta
A radiação ultravioleta, ou UV, é freqüentemente chamada de luz ultravioleta porque é uma forma de radiação eletromagnética apenas ligeiramente diferente da luz visível. Essa ligeira diferença é muito importante, porque os feixes de luz ultravioleta contêm mais energia do que a luz visível. O espectro UV começa onde termina o espectro visível, com comprimentos de onda em torno de 400 nanômetros (menos de 400 bilionésimos de jarda). O espectro UV cobre a região do comprimento de onda até 100 nanômetros. Quanto mais curto for o comprimento de onda, maior será a energia da radiação. O espectro de UV é dividido em três regiões, chamadas UV-A, UV-B e UV-C. UV-A cobre de 400 a 320 nanômetros; O UV-B continua caindo para 280 nanômetros; O UV-C contém o restante, de 280 a 100 nanômetros.
UV e matéria
A interação de luz e matéria é uma troca de energia. Por exemplo, um elétron em um átomo pode ter energia extra para se livrar. Uma maneira de descarregar essa energia extra é emitindo um minúsculo feixe de luz chamado fóton. A energia do fóton corresponde à energia extra da qual o elétron se livra. Também funciona ao contrário. Se a energia de um fóton corresponder exatamente à energia necessária para um elétron, o fóton pode doar essa energia para o elétron. Se o fóton tiver muita ou pouca energia, ele não será absorvido.
A luz ultravioleta tem mais energia que o rádio, infravermelho ou luz visível. Isso significa que alguns ultravioletas - especialmente os comprimentos de onda mais curtos - têm tanta energia que podem arrancar elétrons de seus átomos ou moléculas de origem. Esse é um processo chamado ionização, e é por isso que as ondas ultravioleta são perigosas: elas ionizam elétrons e danificam moléculas. As ondas UV-C são as mais perigosas, depois vêm os UV-B e finalmente os UV-A.
Absorção de Ozônio
Acontece que os níveis de energia dos elétrons na molécula de ozônio correspondem ao espectro ultravioleta. O ozônio absorve mais de 99% dos raios UV-C - a parte mais perigosa do espectro. O ozônio absorve cerca de 90 por cento dos raios UV-B - mas os 10 por cento que sobrevivem são um grande fator na indução de queimaduras solares e no desencadeamento do câncer de pele. O ozônio absorve cerca de 50% dos raios UV-A.
Esses números dependem da densidade do ozônio na atmosfera. As emissões de clorofluorocarbono alteram o equilíbrio da criação e destruição do ozônio, inclinando-o para a destruição e reduzindo a densidade do ozônio na estratosfera. Se essa tendência continuasse indefinidamente, a NASA explica como as consequências seriam sérias: "Sem o ozônio, a intensa radiação ultravioleta do Sol esterilizaria a superfície da Terra."