我們抬頭看到的藍色純淨天空，其實充滿了危險。
太陽光包含的紫外輻射是致命的
危險的太陽光
6億年前，太陽像現在一樣照射著地球，陸地上一片安靜，沒有鳥鳴沒有花香，更沒有狼蟲虎豹，實際上，連成片的森林和草地都沒有，荒蕪的土地一片死寂，站在海邊也看不見魚群遨遊鷗鳥飛翔，實際上，那時候的地球是個危險的星球，今天的人類回到當初，也難以生存，可能也會認為這是個荒蕪的不宜居的星球。
地球大氣成分演化示意圖，臭氧層大概在6億年前初步形成，來自於（Ramstein，2011）
危險來自於頭頂的天空，太陽光線直接照射地面和海洋，所到之處，幾乎全無生命。那時候大氣中的臭氧層還未形成，太陽光穿過大氣層，其中的紫外線幾乎未經阻攔和削弱，引起生命消亡的正是強烈的紫外線。
太陽光包含了極為寬廣的連續光譜，是多種不同波長的電磁光的混合，其中99.9%的能量集中在可見光、紅外和紫外的波段區域，顧名思義，可見光是我們肉眼可以看見的光線，而紫外和紅外都是肉眼不可見部分，正是肉眼不可見的紫外線對生命的存在造成巨大的挑戰。
太陽輻射的紫外線波長範圍可以分為三個波段：紫外線A（UVA，波長320~400nm）、紫外B（UVB，280nm~320nm）和紫外C（UVC，100nm~280nm），波長越短，對生命的威脅和損壞越大。紫外線向短波方向的鄰居是X射線，X射線照射生物體，可以使生物細胞破壞或壞死，所以醫院裡X胸透間有層層保護，並且照射從來都是短時瞬時，長期照射會引起機體生理和病理等的改變，最終導致死亡。與X射線相比較，紫外線照射是長期的，累計的效應非常強，在紫外C所照射之處，幾乎沒有生命。
大氣層頂和地表面的太陽光譜
對人而言，紫外輻射過度暴露的主要健康風險：
(1) 太陽灼傷和皮膚的其他變化：太陽灼傷的引起皮膚變紅、蛻皮、嚴重和疼痛的水泡
(2) 眼晶狀體白內障：眼晶狀體渾濁導致視力下降及最終失明
(3) 皮膚癌：紫外輻射造成集中非黑色素型的惡性皮膚腫瘤
(4) 皮膚惡性黑素瘤：一種非常嚴重的癌症，可在過度暴露於太陽之後的許多年裡發生。
紫外線輻射破壞皮膚細胞的DNA，過量的UV輻射可引起皮膚細胞基因變異和皮膚癌。世界衛生組織（WHO）和美國衛生及公共服務部（HHS）都把UV輻射作為致癌物來看待。UV輻射被看做是引起非黑素瘤細胞性皮膚腫瘤（NMSC）的主要原因，這一系列皮膚癌包括基底細胞癌（BCC）和鱗狀細胞癌（SCC）。對於白色人種而言，UV輻射是皮膚惡性黑色素瘤的主要原因，這是皮膚癌裡最致命的一種。
正常的皮膚細胞和腫瘤細胞
UVB作用於皮膚表層，時間稍長，就會引起皮膚髮紅、晒傷、掉皮，誘發炎症，造成皮膚細胞的傷害。UVB容易損傷皮膚表皮層，是引起皮膚癌的關鍵因子。UVA穿透表皮的能力比UVB強，可以穿過表皮，到達皮膚真皮層，甚至皮下組織層，因此是引起皮膚晒黑、老化和起皺紋的主要輻射。晒黑的皮膚源自於紫外線對皮膚DNA的損傷，皮膚變黑主要是身體主動調節阻止進一步DNA損傷的策略，這些變化都是有可能引起皮膚癌。這是最近科學家才認識到的，UVA可能會在皮膚基底層（大多數皮膚該出現的區域）引起角質細胞（keratinocytes）的損傷，UVA可能對皮膚癌的發展也有促進作用，助於擴大UVB的影響，也是觸發皮膚癌的因子。
UVB主要作用於皮膚表層，引起表層皮膚晒傷，誘發驗證，是一起皮膚癌的關鍵因子，UVA的穿透能力比UVB強，可以到達皮膚真皮層，以前認為UVA只引起皮膚晒黑和老化，現在研究認為UVA也對皮膚癌有促進作用，有助於擴大UVB的影響，甚至是觸發皮膚癌的因子
臭氧層保護傘
地球生物比較幸運，在我們頭頂有一層臭氧層的遮陽傘，大概在6億年前，地球大氣形成了可以有效保護生物的臭氧層，當時大氣中氧氣含量也只是現在大氣氧含量的10%左右，儘管氧氣稀薄，臭氧層薄弱，但是依然為生命提供了最基本的保證。生命終於可以從深海走向了淺海，從淺海走向了陸地，並迅速在陸地上繁盛起來，綠色植物瘋狂佔領了地球陸地的所有可能區域，強烈的光和作用吸收二氧化碳，釋放氧氣，大氣中氧氣含量逐漸增長起來，氧氣濃度增加，通過光化學作用使得平流層的臭氧層濃度進一步提高。
目前，臭氧層在平流層（10-50千米範圍內），在20-30千米的大氣中存在臭氧濃度最大區域，經過高層大氣和臭氧層，100%的致命UVC被濾除，經過臭氧層，絕大多數(95%)具有危害性的UVB得到了濾除，只有少部分到達了地面，而UVA經過臭氧層，基本上不受影響，95%的UVA可以達到地球表面。
隨著臭氧濃度增加，臭氧層的保護作用增強，更多的致命性紫外線被擋在了臭氧層之外，地表越來越成為宜居之所，這為地球生物的繁盛創造了條件。在大約5.41億年前，幾乎突然地在短時間內出現了門類眾多的生物，地球歷史上第一次出現了生物繁榮的景象，在此之前地球上的主導生物是海洋裡的三葉蟲，而在此之後各種節肢、軟體、腕足、環節、蠕形、海綿、脊索動物等大量出現，開啟了地球上的生命大爆發階段，從而地球生命一發不可收拾的進入快速演化階段，這一過程被稱為“寒武紀生命大爆發”。到4億年左右的時候，海洋已經是魚類的世界了，到3.8億年左右的時候，海洋裡出現了頂級掠食者—鄧氏魚（Dunkleosteus），這種魚長達10米，長著液壓鉗般的嘴巴，一時絕無對手。蕨類植物開始走向陸地，兩棲動物開始拓展生命空間，2.4億年前恐龍橫空出世，6500萬年一顆小行星撞擊墨西哥灣的猶卡坦半島，恐龍滅絕，哺乳動物開始崛起，將近1000萬年前，人類開始出現，8萬年前人類走出非洲。
鄧氏魚（Dunkleosteus），史前海洋頂級掠食動物，生活與3.6億至3.8億年前泥盆紀, 在距今3.59億年的泥盆紀末突然絕滅
回顧地球的歷史，生命的演變是不斷加速的，而這個加速的起點，很有可能就是6億年前臭氧層的形成，生命開始離開深海開拓包括陸地和海洋的整個地球。隨著飛行器和空間運載工具的成熟，人類開始想著開拓宇宙星辰……不知道最初生命浮出海洋表面時，是否像人類第一次太空飛行那麼的激動呢？有無臭氧層，決定了生命的空間和形態。
現代人類如果回到6億年前，那時候大氣中氧氣含量低，人類一方面需要攜帶吸氧設備，另外一方面還需要全身的覆蓋，才能抵禦強大的紫外輻射，儘管存在液態水，溫度可能合適，可能還是需要特殊的宇航服才能長期生存，並且需要花大力氣改造地球大氣層，或者等待數千萬年至數億年，讓地球大氣緩慢演化出臭氧層出來。
即使有地球大氣和臭氧層的保護，紫外線依然對健康構成極大的威脅，據世界衛生組織估計（《太陽紫外線輻射的全球疾病負擔》Global burden of disease from solar ultraviolet radiation, 2006），每年有約200-300萬人患非黑素瘤細胞性皮膚腫瘤（NMSC），大概有13.2萬人患皮膚惡性黑色素腫瘤，每年大概有6.6萬人死於皮膚惡性黑色素腫瘤和各種皮膚癌（包括鱗狀細胞癌和基細胞癌）。大概有1200-1500萬人因為白內障致盲，其中大概有20%是由於強太陽光輻射導致或者加劇的。
紫外線輻射量的分佈
紫外線輻照強度因季節、位置和一天中的時間而變化，一天之中UVB輻射最大的時間是10AM和2PM之間，尤其是4月到10月份。紫外線輻射在夏季特別強，受UVB的過度照射後，皮膚容易產生紅斑，表皮增厚並老化，甚至出現皮膚癌，受UVA的過度照射後，皮膚彈性降低，皺紋增加，老化加速，這些都屬於不可復原的損傷，決不可等閒視之。
紫外線不僅僅存在於直射的日光中，還存在於下墊面的反射光中，積雪的反照率最強為85%，沙灘為25%，水面為5%，綠地為3%，在日光下，人體收到日光和下墊面反射光的同時照射。陰天約有60%~80%的紫外線能穿透雲層，到達地面，即使在雨天，還有20%~40%的紫外線威脅皮膚。尤其是在高海拔地區以及反照率比較高的地區（雪面、冰面），這些區域光線中80%被反射，因此相當於在皮膚上照射兩次。
中國地區紫外線輻射的分佈（等值線），陰影表示紫外線輻射的年際變化變率
紫外線隨著海拔升高強度增大，海拔高度每上升300米，紫外線輻射強度增加4%，積雪覆蓋的高山、雪原，由於強地表反射，紫外線對眼睛的危害較大，容易引起結膜炎、角膜炎、雪盲症等。
在我國的紫外線輻射量分佈圖中，表現出兩個主要特徵：1）紫外線輻射自南向北減少，在我國東部地區，南方的海南、兩廣和臺灣是夏季紫外線輻射最強的區域，夏季海南的紫外線輻射量比長江下游的上海、南京高30%左右，比華北地區的北京高40%左右，比東北的哈爾濱高出80%。2）我國紫外線輻射自東向西增加，同緯度相比，東北沒有西北紫外輻射高，東南沒有西南輻射高，尤其是青藏高原區域是我國紫外線輻射最強的區域，在青藏高原南部區域，紫外線輻射比同緯度的長江中下游高85%以上。在太陽輻射最強的7月份，太陽直射北半球，青藏高原南部的輻射繼續飆升，其輻射量會達到長江中下游的2倍以上，所以高原上的天空澄澈，但是也危機四伏。
我國長江流域夏季雨水充沛，同時也雲量大，對紫外線輻射有一定的遮擋作用，但是季風降水的特點是年際變化非常大，很有可能今年雨水充沛，明年同期則可能豔陽高照，所以在考察紫外線輻射的年際變率時，會發現長江流域是全國年際變率最大的區域，當某年天氣晴好乾旱的時候，這一區域的紫外輻射堪比兩廣和海南，當雨量多雲層厚的時候，這一區域的平均輻射與東北相當，所以這一區域看天氣預報很重要。
保護傘的破損
過去6億年裡，地球高等生物基本上是完全適應了地球上的環境，紫外線也在這些生物的生存中起到重要的作用，對人而言，適量照射紫外線，有助於促進維生素D的合成和鈣質吸收，對佝僂病和軟骨病有預防和治療作用，對預防老年人骨質疏鬆症也有積極作用，所以年齡大了在暖陽下晒晒太陽也是應該的。另外紫外線有殺菌作用，可以直接殺滅病原體，所以大太陽下晾晒被褥成為南方潮溼和梅雨季間隙裡最健康的事情。適當照射紫外線還有助於增強皮膚的耐晒能力，提高對紫外線的抵抗，對白癜風的治療也有好處。另外還有報道認為紫外線可以促進皮下皮下瘀斑吸收，可以防治褥瘡、凍瘡，治療營養不良性潰瘍，另外適度照射紫外線還可以有促溶栓效果，有助於防治早期的血栓性閉塞性脈管炎等。所以紫外線也成為一種療法（ultraviolet radiation therapy），利用紫外線照射來防治相關疾病。
適量紫外線輻射有助於健康，過少和過量的紫外線輻射都對健康不利
然而，人類的加速發展，也給臭氧層帶新了的挑戰，上世紀80年代，英國科學家Joseph Farman (1930—2013)首次發現了南極臭氧層空洞（ozone hole），這一發現震驚了世界，因為隨後的觀測進一步證實臭氧層損耗逐年增加，到了極端的1994年秋季，南極臭氧洞中最小的數值降到92 DU，而正常的臭氧讀數一般是在300DU左右，即臭氧量只有原來的30%！按照這個速度，這是要徹底沒有臭氧的節奏！
基於對臭氧層重要性的認識，國際社會在1987年9月16日在加拿大東部城市蒙特利爾簽訂了“蒙特利爾破壞臭氧層物質管制議定書（Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer）”（簡稱蒙特利爾議定書），全球政府、企業和社會通力合作，對可以造成臭氧損耗的物質，主要是CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115等五項氟氯碳化物及三項哈龍（HALON，有溴的鹵化烷）的生產做了嚴格的管制規定，這些物質主要是用作空調製冷、噴霧劑、滅火器等等，此項國際合作在隨後不斷擴大限制物質清單，並不斷加強合作，簽署了一系列補充協議和修正。今天看來，關於抑制臭氧損耗的國際合作可能是人類歷史上最成功的國際合作，目前已經基本遏制住了臭氧損耗情況的惡化，並且已經有了“觸底反彈”的跡象，據估計，臭氧恢復正常可能得到本世紀中葉以後。
1979年至今南極臭氧洞面積（上圖）和中心最小數值（下圖），其中臭氧洞面積最大為2006年，中心數值最低為1994年，圖片來自於http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov
中國區域夏季臭氧總量的變化趨勢（1979-2001），陰影表示顯著區域
中國區域紫外輻射的變化趨勢
臭氧層的損耗必然引起紫外輻射量更多的到達地表面，在2006年的一項研究（Wei et al. 2006, AAS）揭示臭氧總量與紫外輻射呈負相關，即臭氧量減小時，紫外輻射量增加，反之當臭氧量增加時，紫外輻射量隨之減小，這項研究揭示我國北方、中部和西南大部分地區紫外輻射量增加，這與臭氧量的損耗密不可分。
另外一個方面，紫外輻射的變化受降水和雲量的影響，當降水和雲量增加時候，到達地表的紫外輻射量減少。在UV於降水雲量和臭氧的關係中，越往東和南（降水越多的區域），越受降水和雲量的影響，越往西和北（降水稀少的區域），越容易受臭氧變化的影響。
中國區域夏季紫外輻射量的變化趨勢（1979-2001），陰影表示顯著區域，基本上長江以北紫外線輻射增加，長江以南紫外線輻射減小
以華南地區為例，這一區域年平均降水超過1200mm，在1979-2001年期間，這一地區七月份的紫外線輻射量從259 mWm-2，降低到了233 mWm-2，降低了約10%。同期，這一地區臭氧量降低，降水量增加，同期的降水率從6mm d-1，增加到了9.7 mm d-1，幾乎增加了47%，UV和臭氧之間的相關係數只有-0.21，而與降水之間的相關係數達到了-0.87，降水幾乎解釋了這一地區UV變率的75%。而到華中和江淮流域，降水量降低到了800-1000mm，降水與UV輻射之間的相關係數降低到了-0.74，降水只能解釋UV變率的約50%左右。
華南地區夏季臭氧總量、紫外線輻射和日平均降水量的長期變化趨勢
由此看來，降水越多的地區，到達地表的紫外輻射越取決於天氣和雲量，雲量增多降水增多，紫外輻射量受到阻擋，而云量減少晴天到來時候，紫外輻射量則會急劇增加，在這一區域，防晒功夫得做好，看天氣預報和紫外線指數預報應該稱為基本技能。
預防太陽輻射
人種的不同，東亞人黃色人種的和歐美的白色人種對紫外線輻射的敏感程度略有差別，白色人種對紫外線輻射的UVB波段更為敏感，歐美人喜歡日光浴，喜歡晒黑成小麥色，然而悲催的是，膚色還沒有晒黑，皮膚已經被晒紅晒傷了。與歐美人羨慕我們健康的小麥色相反，東亞的美女們喜歡白色肌膚，所謂“一白遮百醜”，但是黃色人種對UVA更為敏感，所以晒了太陽之後，更容易皮膚變黑變老，在日光下的這兩種人，都覺得自己很受傷。
與此對應，市場針對防晒開發出來各種各樣的防晒產品，有些是基於物理的，有些是基於化學的，大多數是兩者共同，基於物理的防晒產品主要是防晒產品裡包含了一些不溶解的物質，這些物質能夠反射紫外線，而基於化學的防晒產品則通過塗抹的乳液塗層吸收一部分紫外線。歐美人為了晒黑，則會選擇把UVB吸收掉，而把引起皮膚晒黑的UVA保留，對於亞洲美女而言，選擇防晒產品則需要全波段都反射或者吸收掉，這兩種在防晒產品一般可以通過說明書看得出來，如果寫著“ multi spectrum”、“ broad spectrum”或者“UVA/UVB protection ”，基本上都是提供UVA和UVB全覆蓋，如果寫著“UVB-Screening”，那很大可能是吸收掉UVB，讓UVA可以把人晒黑，這是“日光浴黨”的最愛。
在防晒產品上，一般會印有防晒指數（sun protection factor，SPF），其含義是與不塗抹防晒產品相比，UVB需要多長時間可以使得皮膚晒紅晒傷，塗抹一個SPF值為15的產品，與不塗抹任何防晒相比，需要15倍的時間才可以使得皮膚晒紅晒傷，因此SPF數值15的產品能夠濾掉93%的UVB，而一個SPF數值30的產品可以濾掉95%的UVB，如果SPF數值達到50，則98%的UVB被濾除了，各種皮膚癌研究機構推薦起碼SPF數值達到15以上，才能提供基本的保護。
當然以上是針對UVB，對於東亞妹子們更關注的把人晒黑的UVA，日本科學家最早研發出了專門針對UVA的防晒產品，併發明瞭相關的防晒指數PA Protection UVA)，防晒效果的高低以“+”來表示，引入最小持續性黑化量（Minimal persistent pigment darkening dose，MPPD ）的概念，與不塗抹任何防晒產品相比，PA+表示需要2-4倍的時間才可以達到最小持續性黑化量，而PA++則需要4~8倍的時間，PA+++表示需要8倍以上的時間，在我看來日本科學家發明的這個表達形式不夠好，每次選擇前需要先數加號，並且最多隻有三個等級，遠遠滿足不了愛美妹子們的希望，妹子們希望最好是十個加號以上啊。
所以選擇防晒產品，得看好上面註明的是SPF還是PA，如果只有SPF，那很有可能即使塗抹了SPF數值50的產品，也依然被晒黑，對東亞妹子來說，一定要認準SPF和PA+++的雙重認證才好。根據歐睿國際的數據，近年來，防晒護理品總銷售額超過了100億美元，在拉美和亞太地區市場銷售增長強勁有力，看來是個不錯的市場領域。
防止紫外線晒傷小tips
以下tips來自於世界衛生組織（WHO）和國際皮膚癌基金會（Skin Cancer Foundation）
(1) 中午時分不要在太陽下暴露太久，尤其是中午10點到下午2點之間
(2) 千萬不要晒傷
(3) 避免各種紫外燈，無論是晒黑美容還是消毒
(4) 穿戴長袖襯衣、寬邊戴遮陽帽和防紫外線的太陽鏡
(5) 使用寬波譜段保護（防UVA和UVB）的防晒產品，日常活動選用SPF指數為15或更高的防晒品，如果是戶外活動比較多，則選擇防水的、寬波譜段保護的防嗮產品，SPF指數在30或者以上。
(6) 使用防晒產品時，臉、脖子、肩膀、胳膊等裸露在陽光下的部位需要仔細塗抹
(7) 在戶外活動前半個小時，給全身塗抹防晒產品，每個兩個小時再塗抹一次。
(8) 在室外工作、游泳、玩耍或者運動大汗淋漓之後，擦乾皮膚後需要補抹防晒產品。
(9) 新生兒不宜晒太陽，6個月以上嬰兒應該有比較足夠的遮陽和保護
(10) 每個月從頭到腳檢查下皮膚，看有沒有晒傷或者異常
(11) 每年到專業皮膚檢查機構做徹底檢查
從健康角度，夏天防晒減少皮膚癌可能性，從美麗角度來看，一白遮百醜，防晒是必須的。