臭氧相对分子质量比氧气的大，可为什么臭氧层飘在高空而氧气沉在地面？
咱们一步步来捋清楚：
1. 相对分子质量是个啥？为啥会影响“轻重”？
首先，得明确一下“相对分子质量”。你可以把它理解为一种单位，表示一个分子比一个氢原子（最轻的原子）重多少倍。
氧气 (O₂)：一个氧原子（O）的原子量大约是16。所以，氧气分子（O₂）的相对分子质量就是 16 x 2 = 32。
臭氧 (O₃)：同样，一个氧原子（O）是16。所以，臭氧分子（O₃）的相对分子质量就是 16 x 3 = 48。
从这个数值上看，臭氧确实比氧气“重”了将近一半。在同等条件下，我们直觉上会觉得密度大的东西会往下沉，密度小的会往上飘。比如，一小瓶氦气球（氦气比空气轻）会往上飞，而一个装满水的瓶子（水比空气重）会掉在地上。
2. 为啥“重”的臭氧飘天上，“轻”的氧气却在近地？
这里就要引入更重要的概念了：生成条件和位置。
氧气 (O₂) 的来源：生命活动与地面
我们地球上绝大部分的氧气，特别是我们呼吸所需的氧气，都来自于植物的光合作用。植物的叶绿体利用光能，将二氧化碳和水转化成葡萄糖（能量）和氧气。这个过程主要发生在植物的叶片，也就是靠近地面的地方。
海洋中的浮游植物（如藻类）也是巨大的氧气生产者，它们同样存在于近地表的海水中，阳光充足的地方。
所以，我们呼吸的、在大气底层相对集中的氧气，其“生产车间”就在地面附近。
臭氧 (O₃) 的来源：高空的特殊“炼制”
臭氧是一种非常不稳定的分子，它的形成需要高能量的条件。在地球大气层中，最主要的臭氧生成场所是平流层，大约在距地面10到50千米的高度。
在那里，太阳发出的紫外线（UV）辐射非常强烈。当高能紫外线照射到平流层中的氧气分子（O₂）时，会把O₂分解成两个独立的氧原子（O）。
然后，这些游离的氧原子（O）会与另一个氧气分子（O₂）结合，就生成了臭氧分子（O₃）。这个反应可以简单表示为：
O₂ + 紫外线 → 2O （氧分子被紫外线分解）
O + O₂ → O₃ （游离氧原子与氧分子结合生成臭氧）
你可以想象一下，这是一个需要“特殊炉灶”（强烈紫外线）和“特殊原料”（氧气）在高空才能进行的“化学反应”。
3. 大气环流：并非简单沉浮
虽然我们说“重”的会往下沉，“轻”的会往上飘，这在静止的、均匀介质中是成立的。但地球大气是一个动态的、不断循环的巨大系统。
氧气：虽然它比空气平均分子质量要大一些，但它的分布也受到大气环流的影响。不过，由于其巨大的产量（来自光合作用）和我们地球上绝大多数生命对它的需求，它在大气底层（对流层）保持着相对较高的浓度。它不会因为稍微重一点就“沉”到地心去，而是随着空气的流动弥散开来。
臭氧：它是在平流层被“制造”出来的，所以它的初始分布就在那里。更重要的是，虽然臭氧比氧气重，但平流层是一个相对稳定的层次，那里的空气流动不像对流层那么剧烈。而且，臭氧的形成和分解是一个动态平衡过程，它在那里被不断地生成和消耗，形成了一个相对稳定的“臭氧层”。
总结一下：
氧气：主要由地面附近的植物光合作用产生，是生命赖以生存的物质，因此在大气底层浓度最高。
臭氧：必须在高空，在强烈紫外线的作用下，由氧气转化而来。它的“生产基地”和“存在区域”就决定了它飘在高空。
你可以这样理解：氧气就像是我们在厨房里做饭产生的“油烟”，它们一开始就在厨房里，然后随着空气流动弥散到家里。而臭氧，就像是专门从某个特定工厂（高空平流层）生产出来，然后被运输到某个指定地点（臭氧层）使用的“产品”。虽然这个“产品”本身有点“沉”，但它的“生产和使用地点”就在那里，并且那里的环境（平流层）相对稳定，让它能保持在那里。
所以，影响它们分布的，除了相对分子质量这一个因素，更关键的是它们如何产生、在哪里产生以及大气的整体运动模式。
网友意见
首先不同意
@叛逆者的回答。尽管实际的气体并非理想气体，可是地面条件下和理想气体差得并不是很远。可以认为，气体的密度和分子量大致成正比，或者说，成正相关。然后，密度大的气体下沉，密度小的气体上浮，这点是完全正确的。
空气（主要为氮气和氧气，两者密度太接近基本无法区分）和二氧化碳当然会分层！二氧化碳倒入烧杯中，烧杯中燃烧的高矮蜡烛矮的会先熄灭，当然是因为二氧化碳比空气重沉到底下去了。
二氧化碳使蜡烛熄灭—在线播放—优酷网，视频高清在线观看 http://v.youku.com/v_show/id_XOTkyMzk2MDQ=.html?from=s1.8-1-1.2大气中观察不到二氧化碳沉底的现象，是因为大气不是静止的！各种大气环流使大气各组分的浓度都在不断变化之中的。而二氧化碳本身性质稳定，所以各个高度上都会有分布的。事实上二氧化碳的分布不光在垂直方向上有变化，而且还有季节性特征：
Stephens, Britton B., et al. "Weak northern and strong tropical land carbon uptake from vertical profiles of atmospheric CO2." Science 316 (2007): 1732-1735.
比如这张图，作者测了12个采样点二氧化碳的大气垂直浓度，从地面一直到 9km 的对流层顶层。A图是夏天，789月份，可以看到趋势是地面的浓度低，高空浓度高；B图是全年平均，地面比高空略高；C图是冬天，123月份，地面明显比高空高。
以此说明，大气中组分浓度梯度并不是单纯由气体浓度来决定的。因此，本题的重点是，臭氧在大气中的垂直浓度究竟怎么样？它的总浓度有多少，它又是如何形成的？
先看一张大气臭氧浓度的垂直分布图，来自NOA
Climate Prediction Center数据有点老了1999年的，但凑合着看吧意思差不多。
说的是南极上空臭氧空洞。横轴是臭氧浓度，纵轴是海拔。绿色线是温度，蓝色线是臭氧浓度，红色是臭氧空洞出现后的臭氧浓度——当然很明显缺了一大块。那么，臭氧层本该有的臭氧浓度峰值（海拔15-20km处）也就只有 15 mPa，即 0.015 Pa。什么意思呢？地面一个大气压是 10130 Pa。大气中臭氧的浓度峰值，也就是地面大气浓度的1.5ppm（百万分之1.5）而已。这么稀薄，当然更轮不到什么分子量来起作用。
高空大气臭氧的形成，主要就是靠紫外线。臭氧层之所以能够屏蔽大部分紫外线（UVC和大部分UVB），正是因为臭氧的生成需要吸收紫外线（< 250nm, UVC）。
一个氧分子吸收紫外线，解离成两个激发态氧原子（高能）。处在激发态的氧原子非常躁动，赶紧抓来另一个氧分子（实际还需要第三个分子一起碰撞以维持能量守恒），生成臭氧。
图解也来自NOAA
http://www. esrl.noaa.gov/csd/asses sments/ozone/2010/twentyquestions/Q2.pdf臭氧的分解也吸收 UVB 和 UVC （< 320 nm）
这也就是姑娘和小伙儿涂防晒霜别忘了防 UVA （>320nm）的原因呐——臭氧层吸收不了 UVA 的。
本来这两个过程是平衡的，也正是如此大气层会不断吸收紫外线，生成、分解臭氧，直到大部分UVB 和 UVC 都被吸收掉了。
但是当含氯化合物等污染物进入臭氧层后，这些污染物在紫外照射下光解出氯原子
Cl这条反应链，关键的是一旦紫外光搞下一个氯原子，它会持续破坏臭氧，但自身一直存在（催化剂）。这下好了，平衡打破了——臭氧分解速度超过了生成速度，臭氧浓度就下降
近地表由大气污染物诱发的臭氧形成机理过为复杂，在此就略过不表了。
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你这个问题问得非常有意思，也触及到了一个很多朋友容易混淆的概念。虽然臭氧（O₃）的相对分子质量确实比氧气（O₂）要大，但它们在大气中的分布却截然不同，一个飘在高空，一个“沉”在近地面。这背后其实是两个关键因素在起作用：生成机制和大气环流。咱们一步步来捋清楚：1. 相对分子质量是个啥？为啥会影响“轻重............. -
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