非均質層

地球大氣的成分及其分佈狀況非常複雜，因此造成大氣的垂直結構也十分複雜。由於地球自轉以及不同高度大氣對太陽輻射吸收程度的差異，使大氣在水平方向比較均勻，而在垂直方向呈明顯的層狀分佈。氣象學上將大氣分層以便進行區分，其中一種分層方式，按大氣的化學成分結構，可以把大氣分為均質層和非均質層 ^{[1]  [2]}  。均質層指從地面到86~90km高度，包括對流層、平流層、中間層和部分熱層在內的大氣層，其中的大氣由於湍流擴散作用而均勻混合，大氣中各種成分的比例除臭氧等可變成分外在垂直方向保持均一 ^[1]  。大氣均質層以上的大氣層稱為非均質層，又稱非勻和層。非均質層位於距離地面85~100km以上，包括外層和大部分的熱層 ^[3]  。非均質層內，大氣化學組分隨着垂直高度的不同而變化。

在非均質層裏，由於空氣稀薄且缺乏環流作用，氣體微粒可以有足夠的自由移動的空間，而不與其他粒子相互碰撞（發生混合） ^[3]  。因此，空氣組分按照原子（分子）質量分層排布。造成了非均質層的下層主要由較重的原子（分子）如氧、氮等組成，而上層主要由較輕的元素如氫組成 ^[3]  。

非均質層大氣各成分的比例隨高度而變化，總體來説，大氣平均摩爾質量隨高度逐漸減小。在500km高度處，大氣的五種主要中性成分是O、He、N2、H和O2；到1000km高度處，就只有He、H和O了。在非均質層的不同高度處，自下往上，數密度最大的氣體成分依次為氧原子（180~650km）、氦原子（650~1000km）及氫原子（1000km以上）。氧原子濃度的峯值約在100km高度處，其相對濃度則隨高度而迅速增加。這是因為高空的太陽紫外輻射強，光解作用生成的原子氧多，而氣體分子密度小，碰撞頻率也小，複合機會少，使原子氧能夠成為一個穩定的成分。此外，非均質層空氣的各種成分隨高度的分佈還和太陽活動有關。 ^[1]