Почему осадки выпадают не из всех облаков?

Дождь, как и другие виды атмосферных осадков (снег, морось, крупа, град), выпадает из тех облаков, которые перестали быть устойчивыми, то есть не могут удерживать во взвешенном состоянии водяные капли или ледяные кристаллы, из которых состоят. Неустойчивым облако становится, когда перестаёт быть однородным по своей структуре и размерам формирующих его облачных элементов – тех же капелек воды и ледяных кристалликов. В этом случае под действием силы тяжести водные капли или ледяные элементы начинают устремляться к поверхности земли.

Облака целиком кристаллические, например перистые, которые возникают на значительной высоте, где температура постоянно находится в пределах -40 °C и ниже, или же состоящие только из капелек воды одинакового размера, например плоские кучевые (так называемые облака хорошей погоды) однородны и по структуре, и по размерам облачных элементов. Из них осадки не выпадают вообще.

Облака с однородной структурой, состоящие либо из одних ледяных кристаллов, либо из одних водяных капель, но неоднородные по размерам облачных элементов, могут давать осадки, однако незначительные: в виде отдельных небольших капель дождя или снежинок, слабой мороси. К таким облакам относятся слоистые, высоко-слоистые, слоисто-кучевые и кучевые мощные. Но в отдельных случаях, например, кучевые облака, которые полностью состоят из капель воды разных размеров могут давать ливневые дожди в тропических широтах.

Сильные осадки, как ливневые, так и обложные, выпадают из облаков смешанной микрофизической структуры, неоднородных и по размерам облачных элементов. Такими являются кучево-дождевые (лат. Cumulonimbus) и слоисто-дождевые (лат. Nimbostratus) облака, состоящие из водяных капель всех размеров (от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров в диаметре) и из ледяных кристаллов. Из-за разной упругости насыщения водяного пара над водой и надо льдом, а также над поверхностью крупных и мелких водяных капель, в таких облаках происходит рост одних облачных элементов за счет испарения других и складываются благоприятные условия для слияния капелек воды, слипания кристалликов льда, сталкивающихся друг с другом и становящихся более крупными и тяжёлыми. Увеличение массы облачных элементов способствует ускорению их выпадения из облака, преодолению силы вертикальных потоков в облаке, удерживавшей их во взвешенном состоянии в облачном воздухе. Скорость таких восходящих потоков в разных видах облаков существенно разнится – от нескольких сантиметров до десятков метро в секунду.

Выпадая из облака, капли и кристаллы устремляются к земной поверхности и достигают её в виде осадков – дождя, снега, мороси и т. п. Бывают случаи, когда осадки из облака выпадают, но не достигают поверхности земли, испаряясь полностью на своём пути. В этом случае появляются красивые полосы падения – вирга, которые как раз являются индикатором того, что дождь или снег сформировался в облаке, но из-за особых метеорологических условий не смог достичь земной поверхности.