个人认为原因有2点。
1、组成空气的氮气、氧气、二氧化碳等分子量差不多，没有明显区别，如果空气仅由氮气、氢气组成，肯定有明显分层，氢气在上层，氮气在下层。
2、受太阳光照射及地球自转影响，气温变化频繁，空气处于运动当中，而组成空气的氮气、氧气一直处于热运动中。如果能够保持长时间静止，是会分层的。一个很常见的例子：一个陈年地窖，下去之前要进行点火检查，原因就是时间久了，相对重一点的二氧化碳沉在地窖底部，如果贸然下去，很容易因为缺氧晕倒。试想一下，如果地球处于绝对封闭状态，停止运动，不收到热辐射，地面的一切活动也停止，时间久了，氧气氮气也会分层的。
