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氧（三原子氧）是大氣有氧氣（雙原子氧）存在後才有的，其生成是透過下面的過程形成的。先是雙原子氧被強烈的太陽紫外線輻射解離而成單原子氧，而後單原子氧再和雙原子氧結合而成臭氧。強烈的紫外線強度及適當的氧含量是必要條件，可是單原子也很容易和和另一個單原子氧再結合，而恢復成雙原子氧，所以是一種微妙的平衡過程。其基本過程如下面的化學方程式所示：
一部分超紫外線的能量被用來解離 O2 → O +O ，在這個高度，由於密度很低，O 一旦形成，
就會以永久形式存在。但到了較低層大氣的密度增加， O形成後會和另一個O 結合而還原為 O2，
或和O2 結合成 O3。
於是由80公里左右開始，臭氧的量快速的往下增加，同時太陽的紫外線輻射強度也逐漸衰減，
一直到離地面25公里處臭氣的分子個數密度達最大。
再往下，由於紫外線輻射強度已所剩無幾，O3 的密度迅速減少。
因此大約自20公里至80公里的空間又稱為臭氧層。臭氧是紫外線的強烈吸收體，
所以在有臭氧的空間就因臭氧的吸收紫外線輻射而加熱，加熱率和臭氧的密度及紫外線強度的乘積成正比，故在50公里處溫度最高，是為平流層頂的成因。
因此平流層頂以下溫度往下持續遞減是很自然的事；
一直到溫室效應發生作用，使得靠近地面的溫度變高（較靠近長波輻射源），
離地面的距離越大則溫度越低，於是有對流層頂的形成。
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