Чому опади випадають не з усіх хмар?

Дощ, так само як інші види атмосферних опадів (сніг, мряка, крупа, град), випадає з хмар, які перестали бути стійкими, тобто не можуть утримувати у зваженому стані водяні краплі або льодяні кристали, з яких складаються. Нестійкою хмара становиться, коли перестає бути однорідною за своєю структурою та розмірами хмарних елементів, які її формують, - тих же крапельок води і льодяних кристаликів. У цьому випадку під дією сили тяжіння водні краплі або льодяні елементи починають опускатися вниз до земної поверхні.

Хмари цілком кристалічні, наприклад пір’ясті, які виникають на значній висоті, де температура постійно знаходиться в межах -40 °C і нижче, або складаються тільки з крапель води однакового розміру, наприклад, плоскі купчасті (так звані хмари хорошої погоди) однорідні і за структурою, і за розмірами хмарних елементів. З них опади взагалі не випадають.

Хмари з однорідною структурою, які складаються або з крижаних кристалів, або водяних крапель, але неоднорідних за розмірами, можуть давати опади, проте незначні: у вигляді окремих невеликих крапель дощу або сніжинок, слабкої мряки. До таких хмар відносяться шаруваті, високо-шаруваті, шарувато-купчасті та купчасті потужні. Але в окремих випадках, наприклад, купчасті хмари, які повністю складаються з крапель води різних розмірів, можуть давати зливи в тропічних широтах.

Сильні опади, як зливові, так і облогові, випадають із хмар змішаної мікрофізичної структури, неоднорідних і за розмірами хмарних елементів. Такими є купчасто-дощові (лат. Cumulonimbus) та шарувато-дощові хмари (лат. Nimbostratus), що складаються з водяних крапель усіх розмірів (від сотих часток міліметра до декількох міліметрів у діаметрі) та з крижаних кристалів. Через різну пружність насичення водяної пари над водою і над льодом, а також над поверхнею великих і дрібних водяних крапель, в таких хмарах відбувається зростання одних хмарних елементів за рахунок випаровування інших, та складаються сприятливі умови для злиття крапельок води, злипання кристаликів льоду, які тісно взаємодіють одне з одним. Збільшення маси хмарних елементів сприяє прискоренню їх випадання з хмари, подолання сили вертикальних потоків у хмарі, яка утримувала їх у зваженому стані. Швидкість таких висхідних рухів у різних видах хмар істотно різниться – від кількох сантиметрів до десятків метрів за секунду.

Випадаючи з хмари, краплі і кристали спрямовуються до земної поверхні та досягають її у вигляді опадів – дощу, снігу, мряки тощо. Бувають випадки, коли опади з хмари випадають, але не досягають поверхні землі, повністю випаровуючись на своєму шляху. У цьому випадку з'являються гарні смуги падіння – вірга, які є індикатором того, що дощ чи сніг сформувався у хмарі, але через особливі метеорологічні умови не зміг досягти земної поверхні.