Independientemente del tipo de nube, los principios básicos detrás de cómo se forman son los mismos. El aire que contiene vapor de agua se eleva, el vapor de agua se condensa fuera del aire y se forma una masa visible de vapor de agua o nube. Hay varios tipos de nubes, pero las clasificaciones básicas son estratos, cirros y cúmulos.
El primer paso de la formación de una nube es la evaporación, la transpiración y el calentamiento del aire. La evaporación y la transpiración, denominadas colectivamente evapotranspiración, son partes vitales del ciclo hidrológico. La evaporación ocurre cuando un cuerpo de agua, como un lago o un océano, es calentado por el sol de modo que el agua de la superficie se sublima o se convierte en vapor. Durante la transpiración, las plantas “sudan” agua a través de sus hojas y tallos como parte de un proceso de enfriamiento. Esta agua luego se convierte en vapor y se mezcla con el aire. De manera similar, el agua del suelo también puede convertirse en vapor cuando se expone al calor y al aire.
Como consecuencia de que las superficies del suelo y del agua se calientan, el aire cercano a ellas también se calienta. Debido a que el aire caliente es menos denso que el aire frío, el aire caliente comienza a subir a la atmósfera. A medida que aumenta el paquete de vapor, la presión atmosférica cae y el paquete comienza a expandirse. Esta expansión hace que el vapor se enfríe y el enfriamiento hace que el agua se condense o se aglomere en el aire. Esto se debe a que el aire frío no puede retener tanto vapor de agua como el aire caliente.
En resumen, el calor hace que el paquete de aire se eleve, la caída de presión a altitudes crecientes provoca la expansión del aire, la expansión del aire provoca el enfriamiento y el enfriamiento provoca la condensación del agua del aire en forma de gotas de líquido. . La temperatura a la que comienza la condensación se llama punto de rocío. El punto de rocío ocurre cuando el aire está saturado o reteniendo la mayor cantidad de vapor de agua posible, dada su temperatura y presión. Se sigue condensando más agua a medida que sube el aire, hasta que la parcela de aire alcanza la misma temperatura que la atmósfera circundante, o su temperatura de equilibrio. Si el vapor de agua se condensa en suficiente agua líquida para hacerse visible, se llama nube.
Las formas y tipos de nubes dependen en gran medida de cuánto tiempo se eleva la parcela de vapor después de alcanzar el punto de rocío, o en otras palabras, la distancia que se eleva entre la temperatura del punto de rocío y la temperatura de equilibrio. Una parcela de aire que continúa elevándose durante mucho tiempo después de alcanzar el punto de rocío creará una masa alta y esponjosa, como un cúmulo. Este tipo es hinchado y tiene bordes definidos. Una parcela de aire que alcanza el equilibrio casi al mismo tiempo que alcanza el punto de rocío creará una masa en capas más plana, generalmente una nube de estratos. Se forman cerca del suelo y parecen una manta gris.
En un día particularmente caluroso, el paquete de aire puede tardar mucho en enfriarse, lo que provoca una gran formación de nubes. Los cirros, también conocidos como «colas de yegua», son masas tenues o plumosas que se asientan tan alto en la atmósfera que sus gotas cristalizan. Puede haber combinaciones de clasificaciones de nubes, como cirroestratos o cirrocúmulos. Un nimbo es una nube que produce precipitaciones.