Падающие на непокрытое тело ультрафиолетовые лучи проникают в кожу на глубину до 1 мм. Поглощаемая верхними слоями кожи энергия вызывает фотохимические реакции, а последние — изменения в клеточных коллоидах. Часть клеточных белков изменяется, свертывается и под действием ферментов начинает разрушаться. Образуются биологически активные вещества (гистамин, ацетилхолин, биогенные амины и др.), расширяющие кровеносные сосуды и увеличивающие проницаемость их стенок. В результате повышается температура кожи, возникает эритема (покраснение кожи), отек и болезненность. Они наблюдаются по истечении 2-8 часов после воздействия ультрафиолетовых лучей. Солнечная эритема по своей природе является воспалением и продолжается от 12 часов до нескольких дней, в зависимости от силы излучения. Поскольку при эритеме клетки эпидермиса погибают, то она всегда заканчивается шелушением.
Примерно на седьмой день участок кожи, находящийся под воздействием ультрафиолетовых лучей, пигментирует. Это физиологическая реакция организма, предотвращающая дальнейшее вредное влияние солнечного излучения. Образование темно-коричневого пигмента меланина вызвано рефлекторным влиянием ультрафиолетовых лучей на деятельность нервной системы и желез внутренней секреции, особенно гипофиза, щитовидной железы и надпочечников. Хороший загар свидетельствует о достаточной приспособляемости организма. В тренировке механизмов приспособления и состоит закаливающее действие ультрафиолетового облучения.
Характер эритемы и пигментации зависит от спектра ультрафиолетового излучения. Когда летнее солнце находится на высоте не менее 40° по отношению к горизонту, то его излучение содержит ультрафиолетовые лучи, длина волн которых 297-300 нанометров (нм). Они вызывают эритему через 4-6 часов. Чем больше доза излучения, тем интенсивнее эритема. Возникающая затем пигментация сохраняется несколько месяцев.
Если солнце стоит низко (до 30° к горизонту), до загорающих доходят ультрафиолетовые лучи, длина волн которых 310-400 нм., и кожа пигментирует слабо без предшествующего покраснения. В этом случае в организме дополнительного количества меланина не образуется, а пигмент приобретает более темную окраску. Тем самым слегка загорелая кожа, в которой уже накопился пигмент, становится еще темнее, если находиться на солнце рано утром и вечером.
Кстати, лучи с относительно небольшой длиной волн из искусственных источников ультрафиолетового излучения, например, кварцевой лампы, вызывают быстрое (в течение 1,5-2 часов) покраснение кожи, которое вскоре заменяется слабым и непрочным загаром.