1. При конденсации - переходе воды из газообразного в жидкое
состояние -в атмосфере образуются мельчайшие капли диаметром порядка
нескольких микрометров. Более крупные капли образуются путем слияния
мелких капель или в результате таяния ледяных кристаллов.
Конденсация начинается тогда, когда воздух достигает насыщения, а
это чаще всего происходит в атмосфере при понижении температуры.
Водяной пар с понижением температуры до точки росы достигает
состояния насыщения. При дальнейшем понижении температуры избыток
водяного пара сверх того, что нужно для насыщения, переходит в
жидкое состояние.
2. Охлаждение воздуха чаще всего происходит адиабатически вследствие
его расширения без отдачи тепла в окружающую среду. Такое расширение
происходит преимущественно при подъеме воздуха.
Известно (см. главу вторую), что пока воздух ненасыщен, он
охлаждается адиабатически на 1 °С на каждые 100 м подъема. Таким
образом, для воздуха, не очень далекого от насыщения, вполне
достаточно подняться вверх на несколько сотен метров, в крайнем
случае на одну-две тысячи метров, чтобы в нем началась конденсация.
Механизмы подъема воздуха различны. При турбулентных движениях
воздух может подниматься в виде неупорядоченных вихрей. Он может
подниматься и при более или менее сильных восходящих токах
конвекции. Подъем больших количеств воздуха происходит на
атмосферных фронтах, при этом возникают облачные системы,
покрывающие площади в сотни тысяч квадратных километров. Подъем
воздуха происходит также и в гребнях атмосферных волн, вследствие
чего также могут возникать облака на тех высотах, где существует
волновое движение.
В зависимости от механизма подъема воздуха возникают и различные
виды облаков. При образовании туманов главной причиной охлаждения
воздуха является уже не адиабатический подъем, а отдача тепла из
воздуха земной поверхности.
3. В атмосферных условиях происходит не только конденсация, но и
сублимация (при очень низких температурах - ниже -40 °С)
-образование кристаллов, переход водяного пара в твердое состояние.
Чаще же кристаллы образуются путем замерзания переохлажденных
капель. Твердые осадки, выпадающие из облаков, обычно имеют хорошо
выраженное кристаллическое строение; всем известны сложные формы
снежинок - шестилучевых звезд с многочисленными разветвлениями.
В облаках и осадках обнаруживаются и более простые формы кристаллов,
а также замерзшие капли. Кристаллы возникают и на земной поверхности
при отрицательных температурах (иней, изморозь и пр.).