Большую роль в формировании погоды играет водяной пар, постоянно содержащийся в атмосферном воздухе. Водяной пар — это не что иное, как вода в газообразном состоянии. В это состояние вода переходит не только испаряясь при кипении, но и даже находясь в состоянии льда.
В атмосферу водяной пар поступает при испарении с водных поверхностей и с поверхности влажной почвы, а также путем транспирации растениями. В отличие от других газов водяной пар в атмосфере находится при температуре, всегда значительно ниже критической, а часто и ниже температуры плавления воды (т. е. 0°С). При таких значениях температуры в атмосфере часто создаются условия для его конденсации. Охлаждаясь, водяной пар переходит в мельчайшие капельки воды и кристаллики льда. Если попытаться определить полную насыщенность водяным паром одного кубического метра воздуха при температуре от +30 до —30 °С, то можно получить любопытные результаты. Чем выше температура воздуха, тем больше в нем удерживается водяного пара, и наоборот. При температуре +30 °С в одном кубометре воздуха содержится 30 г водяного пара, а при температуре —30 °С — только 0,5 г.
Обычно воздух, нагреваясь днем у поверхности земли, поднимается вверх, становясь более легким. По мере подъема вверх температура воздуха снижается, избыточный водяной пар переходит в капельки воды или в кристаллики льда, образуются облака, из которых выпадают осадки.
Скопление продуктов конденсации водяного пара в виде огромного числа мельчайших капелек воды или кристалликов льда, взвешенных в воздухе, непосредственно над поверхностью земли — это туман. А вот аналогичные скопления продуктов конденсации водяного пара в атмосфере на определенной высоте приводят к образованию облаков. Там, на различной высоте, невидимый водяной пар, преобразуясь в мелкие капельки, становится видимым облаком. Образование облаков связано с возникновением в атмосфере областей с высокой относительной влажностью.
По характерной форме и высоте нахождения облака делятся на четыре группы:
- облака нижнего яруса — слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые, формируются на высоте от 100 до 2000 м;
- облака среднего яруса — высоко-кучевые и высоко-слоистые, формируются на высоте от 2000 до 6000 м;
- облака верхнего яруса — перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые, формируются на высоте 6000—11 000 м;
- облака вертикального развития — кучевые, мощные кучевые и кучево-дождевые, формируются на высоте от 500 до 8000 м, нижняя граница варьирует от 500 до 1500 м, а в сухую жаркую погоду — до 3000 м.
Физические процессы, управляющие развитием облаков, многообразны и сложны. Цикл жизни облака в целом завершается его испарением. Выпадение осадков из облака способствует уносу воды и ускоряет процесс их разрушения.