Indipendentemente dal tipo di cloud, i principi di base alla base del modo in cui si formano sono gli stessi. L’aria contenente vapore acqueo sale, il vapore acqueo si condensa dall’aria e si forma un corpo visibile di vapore acqueo, o nuvola. Esistono diversi tipi di nuvole, ma le classificazioni di base sono strato, cirro e cumulo.
Il primo passo della formazione di una nuvola è l’evaporazione, la traspirazione e il riscaldamento dell’aria. L’evaporazione e la traspirazione, chiamate collettivamente evapotraspirazione, sono parti vitali del ciclo idrologico. L’evaporazione si verifica quando un corpo idrico, come un lago o un oceano, viene riscaldato dal sole in modo che l’acqua della superficie sublimi o si trasformi in vapore. Durante la traspirazione, le piante “sudono” l’acqua attraverso le foglie e gli steli come parte di un processo di raffreddamento. Quest’acqua si trasforma quindi in vapore e si mescola con l’aria. Allo stesso modo, anche l’acqua del terreno può trasformarsi in vapore se esposta al calore e all’aria.
Come conseguenza del riscaldamento delle superfici del suolo e dell’acqua, anche l’aria vicino ad esse viene riscaldata. Poiché l’aria calda è meno densa dell’aria fredda, l’aria riscaldata inizia a salire nell’atmosfera. Quando la particella di vapore sale, la pressione atmosferica diminuisce e la particella inizia ad espandersi. Questa espansione fa raffreddare il vapore e il raffreddamento fa sì che l’acqua si condensi, o si raggrumi, nell’aria. Questo perché l’aria fredda non è in grado di trattenere tanto vapore acqueo quanto l’aria calda.
Riassumendo, il calore provoca l’innalzamento della particella d’aria, la caduta di pressione all’aumentare dell’altitudine provoca l’espansione dell’aria, l’espansione dell’aria provoca il raffreddamento, e il raffreddamento provoca la condensazione dell’acqua dall’aria sotto forma di goccioline liquide . La temperatura alla quale inizia la condensazione è chiamata punto di rugiada. Il punto di rugiada si verifica quando l’aria è satura o trattiene quanto più vapore acqueo possibile, data la sua temperatura e pressione. Più acqua continua a condensare man mano che l’aria sale, fino a quando la particella d’aria raggiunge la stessa temperatura dell’atmosfera circostante, o la sua temperatura di equilibrio. Se il vapore acqueo si condensa in abbastanza acqua liquida da diventare visibile, si parla di nuvola.
Le forme e i tipi di nubi dipendono in gran parte da quanto tempo la particella di vapore sale dopo aver raggiunto il punto di rugiada, o in altre parole, dalla distanza per cui sale tra la temperatura di rugiada e la temperatura di equilibrio. Una particella d’aria che continua a salire per lungo tempo dopo aver raggiunto il punto di rugiada creerà una massa alta e soffice, come un cumulo. Questo tipo è gonfio e ha bordi definiti. Una particella d’aria che raggiunge l’equilibrio quasi nello stesso momento in cui raggiunge il punto di rugiada creerà una massa più piatta e stratificata, di solito una nuvola di strati. Si formano a terra e sembrano una coperta grigia.
In una giornata particolarmente calda, la particella d’aria può impiegare molto tempo per raffreddarsi, provocando un’elevata formazione di nubi. I cirri, altrimenti noti come “coda di cavalla”, sono masse ciuffi o piumate che siedono così in alto nell’atmosfera che le loro goccioline si cristallizzano. Ci possono essere combinazioni di classificazioni delle nuvole, come cirrostratus o cirrocumulus. Un nimbo è una nuvola che produce precipitazioni.