臭氧层中的臭氧绝大部分集中在离地面20~25km的空间,最高浓度约为10g/t,总质量约30Mt。尽管如此,每10万个气体分子中也只有一个臭氧分子。
在大气层的上层氧分子受到阳光中紫外线的辐射,当氧分子吸收波长小于200nm的辐射后,会发生光化学反应,分解为两个氧原子(也叫原子氧)。
此外,水蒸气也会发生光化学反应,分解成两个氢原子和一个氧原子。在100km以下的空间,O2和O的浓度相当,当氧原子和氧分子碰撞,就生成臭氧。
O O2→O3
如此反复发生光化学反应,形成比较稳定的富臭氧层。
臭氧能强烈地吸收220~330nm的紫外线,所以在臭氧层中几乎所有的紫外线都被吸收,只有少量的紫外线透过臭氧层而抵达离地面较近的空间。220~330nm的紫外辐射对生物有杀伤力,所以臭氧层是地球上生物的保护层,有了它,地球上的生物才能生存。