Bien que la gravité provoque une certaine séparation des constituants atmosphériques à haute altitude, la raison pour laquelle l'ozone ne migre pas vers le sol a plus à voir avec sa chimie.

L'ozone est assez instable et se forme à partir de certaines réactions chimiques et de l'interaction de l'oxygène avec la lumière UV. Mais il est instable et se désintègre assez rapidement. Cela signifie qu'il n'apparaît n'importe où que lorsque la réaction qui le forme continue de se produire. Cela est vrai dans la haute atmosphère, c'est pourquoi nous avons une couche d'ozone. Certains hydrocarbures (non seulement dus à la pollution des voitures, mais aussi à des substances volatiles libérées par les arbres) peuvent réagir pour générer de l'ozone au niveau du sol. Mais on ne voit une concentration significative que lorsque la réaction qui la forme se produit.

L'effet de la gravité sur la séparation des composants de l'atmosphère est faible, surtout dans la basse atmosphère où la diffusion et la circulation turbulente se mélangent à fond. Dans la haute atmosphère, le processus dominant est la diffusion et la gravité peut avoir plus d'effet. Ce document décrit le processus et contient quelques détails sur les calculs concernant la taille de l'effet. Il résume la situation comme suit:

Un mélange turbulent maintient les concentrations relatives de gaz presque constantes dans les 100 km les plus bas. À des altitudes plus élevées, la diffusion moléculaire contrôle les concentrations, les gaz plus légers devenant relativement plus abondants avec l'augmentation de l'altitude.

C'est une lecture intéressante si vous voulez des détails.