Hoog in de stratosfeer, ongeveer 32 kilometer (20 mijl) boven het aardoppervlak, zijn de omstandigheden precies goed om een ​​concentratie van 8 delen per miljoen ozon te handhaven. Dat is een goede zaak omdat ozon sterk ultraviolette straling absorbeert die anders omstandigheden zou creëren die onherbergzaam zijn voor het leven op aarde. De eerste stap om het belang van de ozonlaag te begrijpen, is te begrijpen hoe goed ozon ultraviolette straling absorbeert.

De ozonlaag

Ozon wordt gevormd wanneer een vrij zuurstofatoom botst met een zuurstofmolecuul . Het is iets ingewikkelder dan dat, omdat er een ander molecuul in de buurt moet zijn om de ozonvormende reactie mee te pushen. Een zuurstofmolecuul bestaat uit twee zuurstofatomen, en een ozonmolecuul bestaat uit drie zuurstofatomen.
Ozonmoleculen absorberen ultraviolette straling, en wanneer ze dat doen splitsen ze zich op in een zuurstofatoom met twee atomen en een vrij zuurstofatoom . Wanneer de luchtdruk precies goed is, zal de vrije zuurstof snel een ander zuurstofmolecuul vinden en een ander ozonmolecuul maken.

Op de hoogte waar de snelheid van ozonvorming overeenkomt met de snelheid van ultravioletabsorptie, is er een stabiele ozonlaag.

Ultraviolette straling

Ultraviolette of UV-straling wordt vaak UV-licht genoemd omdat het een vorm van elektromagnetische straling is die slechts weinig verschilt van zichtbaar licht. Dat kleine verschil is echter erg belangrijk, omdat bundels UV-licht meer energie bevatten dan zichtbaar licht. Het UV-spectrum begint waar het zichtbare spectrum eindigt, met een golflengte van ongeveer 400 nanometer (minder dan 400 miljardste van een meter). Het UV-spectrum dekt het golflengtegebied af tot 100 nanometer. Hoe korter de golflengte, hoe hoger de energie van de straling. Het UV-spectrum wordt onderverdeeld in drie regio's, genaamd UV-A, UV-B en UV-C. UV-A dekt 400 tot 320 nanometer; UV-B gaat door tot 280 nanometer; UV-C bevat de rest, van 280 tot 100 nanometer.

UV en materie

De wisselwerking tussen licht en materie is een uitwisseling van energie. Een elektron in een atoom kan bijvoorbeeld extra energie hebben om zich te ontdoen van. Eén manier om die extra energie te dumpen is door een klein bundeltje licht uit te zenden dat foton wordt genoemd. De energie van het foton komt overeen met de extra energie die het elektron kwijt raakt. Het werkt ook andersom. Als de energie van een foton exact overeenkomt met de energie die een elektron nodig heeft, kan het foton die energie aan het elektron schenken. Als het foton te veel of te weinig energie heeft, wordt het niet geabsorbeerd.

Ultraviolet licht heeft meer energie dan radio, infrarood of zichtbaar licht. Dit betekent dat wat ultraviolet - vooral de kortere golflengten - zoveel energie hebben dat ze elektronen weg kunnen rippen van hun thuisatomen of moleculen. Dat is een proces dat ionisatie wordt genoemd en daarom zijn ultraviolette golven gevaarlijk: ze ioniseren elektronen en beschadigen moleculen. UV-C-golven zijn het gevaarlijkst, dan komt UV-B en uiteindelijk UV-A.

Ozonabsorptie

Het blijkt dat de energieniveaus van elektronen in het ozonmolecuul overeenkomen met het ultraviolet spectrum. Ozon absorbeert meer dan 99 procent van de UV-C-stralen - het gevaarlijkste deel van het spectrum. Ozon absorbeert ongeveer 90 procent van de UV-B-stralen - maar de 10 procent die het doormaakt, is een grote factor in het induceren van zonnebrand en het veroorzaken van huidkanker. Ozon absorbeert ongeveer 50 procent van de UV-A-stralen.

Die aantallen zijn afhankelijk van de dichtheid van ozon in de atmosfeer. Chloorfluorkoolwaterstofemissies veranderen de balans van ozonvorming en -vernietiging, waardoor het wordt verwoest en de dichtheid van ozon in de stratosfeer wordt verminderd. Als die trend voor onbepaalde tijd zou voortduren, legt de NASA uit hoe ernstig de gevolgen zouden zijn: "Zonder ozon zal de intense UV-straling van de zon het aardoppervlak steriliseren."