La totalità dell'atmosfera terrestre può essere suddivisa in due regioni: l'omosfera e l'eterosfera. Il primo si estende dalla superficie terrestre fino a circa $ \ pu {100km} $. All'interno di questa regione, la turbolenza e la miscelazione, anche all'interno dell'inversione di temperatura relativamente calma e persistente nota come stratosfera, impedisce qualsiasi segregazione dei gas in base al peso molecolare / atomico. Con l'eccezione del vapore acqueo, la composizione dei principali gas costituenti varia solo di poche centinaia di ppm da una data regione dell'omosfera a un'altra.

L'eterosfera si estende da circa $ \ pu {100km} $ sopra la superficie terrestre verso l'alto fino a fondersi con il mezzo interplanetario a circa $ \ pu {100.000km} $. All'interno di questa regione, il percorso libero medio di qualsiasi gas è abbastanza grande che le forze gravitazionali hanno la possibilità di segregare le diverse specie in base alla loro massa, piuttosto che da processi di massa come la turbolenza.

L ' Encyclopaedia Britannica descrive l'eterosfera in questo modo:

Nell'eterosfera, le concentrazioni dei costituenti più pesanti, come azoto o ossigeno, diminuire più rapidamente con l'aumentare dell'altitudine rispetto alle concentrazioni di gas più leggeri, come l'idrogeno o l'elio; e alla fine l'atmosfera è dominata dai gas più leggeri. In condizioni diurne medie, l'elio e il suo ione diventano dominanti intorno a $ \ pu {1.000 km} $ ($ \ pu {620 miglia} $) e l'idrogeno e i protoni sopra $ \ pu {2.500 km} $ ($ \ pu {1.555 miglia } $).

A un'altitudine sufficiente, $ \ ce {H +} $ diventa la specie dominante e l'idrogeno è l'unico elemento significativo che sfugge all'atmosfera in base alla sua bassa massa.

Quindi, per ribadire la risposta alla domanda; la troposfera e la stratosfera si trovano entrambe bene all'interno dell'omosfera, e quindi la segregazione basata sulla massa non gioca alcun ruolo nella loro distribuzione in questa regione dell'atmosfera.

Il motivo principale è che l'ozono è instabile e le principali reazioni che lo formano si verificano solo nell'atmosfera superiore.

La parte inferiore dell'atmosfera (la troposfera) è ben miscelata e non c'è separazione dei gas per densità. Questo è meno vero in alcuni degli strati superiori dell'atmosfera, ma questo è irrilevante per il motivo per cui abbiamo uno strato di ozono.

L'ozono è instabile e reattivo. Le reazioni che lo creano nell'alta atmosfera sono fotochimiche. La concentrazione è un equilibrio tra la velocità di formazione e la velocità di decadimento ed è questo equilibrio che porta a uno strato di ozono. Più in basso nell'atmosfera ci sono meno raggi UV e l'ozono decade più velocemente, quindi la concentrazione è solitamente molto bassa. Questo è il motivo per cui lo troviamo in alto: niente a che fare con la densità.

Detto questo, a volte otteniamo ozono nella bassa atmosfera. Ciò accade quando alcune altre sostanze chimiche promuovono la sua formazione (come fanno molti inquinanti come gli ossidi di azoto e anche gli idrocarburi degli alberi). Ma, essendo reattivo, non dura a lungo.

È la reattività che conta, non la densità.