С увеличением высоты плотность атмосферы ...

Вообще правильный ответ на этот вопрос - это не очень банальное следствие статистической физики, и оно называется "распределение Больцмана". Причем это распределение предполагает однородное гравитационное поле, а не центральное (при высоте атмосферы в 100км изменением гравитационного поля можно пренебречь, т. к. средний радиус Земли составляет 6371км) .

Качественно твой ответ, что плотность атмосферы падает с высотой, правилен. Но объяснение совершенно неверно. Тем не менее, я не знаю, как правильно ответить на этот вопрос, оперируя только физикой средне-школьного уровня (и особенно как объяснить то, что с высотой падает не только плотность, но и температура) .

P.S. Хотя да, если задача требовала только ответа, но не объяснения и доказательства, то логика "в космосе плотность газа практически равна нулю, а поэтому с высотой плотность атмосферы должна падать" на уровне очень средней школы прокатила бы.. .

P.P.S. Если подумать еще немного и взять не самую упрощенную формулировку распределения Больцмана, то однородность гравитационного поля тут ни при чем: важно только то, что с высотой растет потенциальная энергия.

Видимо плотность и притяжение действительно разные вещи (величины) . Выясните куда полетит гаечный ключ и воздушный шарик утерянные космонавтами.
Вообще плотность должна быть разряженной (то есть менее плотной - а в космосе так вообще вакуум.) !
И нету в космосе (большая высота) атмосферы - все молекулы воздуха к земле прилипли.. .
Но их можно к космосу потеснить если более тяжолый газ выпустить на землю.

В целом вроде бы и верно, но почему с увеличением высоты по Вашему должна увеличиваться и масса молекул? ? Ответ в итоге верный, но рассуждения не совсем.