Als de temperatuur boven de 0 graden is, dan bestaat de wolk uit waterdruppeltjes. Als de temperatuur onder de 0 graden is, dan bestaat de wolk uit onderkoelde waterdruppeltjes en ijskristalletjes. Als de temperatuur onder de -40 graden komt, dan bestaat de wolk alleen nog maar uit ijskristalletjes.
Bij temperaturen tussen 0 en min12 graden Celsius bestaat de wolk uit onderkoelde waterdruppeltjes. Bij een temperatuur lager dan min 12 graden neemt het aantal ijskristallen in de wolk toe. In de laag tussen min 12 en min 23 graden komen dan ook zowel onderkoelde waterdruppels alsook ijskristallen voor.
Het voelt vochtig aan, maar het is niet zacht om aan te raken. Wel is het water (kokend) heet en daarom moet je niet proberen om het aan te raken. Wolken daarentegen zijn koud en op een mistige dag kan je gerust proberen om de wolken aan te raken. Je loopt dan letterlijk met je hoofd in de wolken.
Door de wrijving met de lucht blijven de vallende kleine druppeltjes als het ware drijven op de luchtlaag. Als de kleine druppeltjes groter en zwaarder worden kunnen ze de wrijvingskracht van de lucht overwinnen. De druppeltjes vallen dan naar beneden en dat is regen!
Verticaal ontwikkelde wolken bevinden zich op 18 kilometer hoogte, afhankelijk van de temperatuur en de luchtdichtheid. Verticale wolken kunnen over meerdere horizontale (hoge, lage en middelhoge wolken) voorkomen.
Onderzoekers van de American Chemical Society rekenden het uit. Een gemiddelde wolk met een lengte en diepte van 2 kilometer en een hoogte van 200 meter weegt maar liefs 500 miljoen gram. Dat is net zo zwaar als driehonderd auto's, volgens de wetenschappers.
Siebesma: “Een cumuluswolk bevat gemiddeld één gram water per m3. Als we voor het gemak een wolk van één km3 nemen – dat is één km lang, breed en hoog – betekent het dat er in een bloemkoolwolk al snel een miljoen kilogram water zit.” Omgerekend zijn dat zo'n 200 olifanten.
Door verschillende processen die zich in de wolk afspelen kunnen druppels of sneeuwvlokjes groter worden en daardoor zo zwaar dat ze naar de aarde vallen. Dit gebeurt niet overal tegelijkertijd en daardoor zal er nooit een enkele grote druppel ontstaan.
Een wolkbreuk ontstaat als buien lang boven een bepaald gebied blijven hangen doordat het weinig waait. Wolken regenen dan leeg boven één plek. In korte tijd valt er een enorme hoeveelheid water uit de lucht: minstens 25 millimeter in een uur of minstens tien millimeter in vijf minuten.
Neerslag als regen en sneeuw ontstaat alleen als er wolken zijn. En al valt de regen meestal uit grote, dikke wolken, het kan ook regenen bij dunne bewolking. Als de wolken maar ijskristallen bevatten waar de regen uit ontstaat, en dat is bij hoge, dunne bewolking vaak het geval.
Ijsregen zijn dus regendruppels die pas bevriezen zodra ze in de koude vrieslaag vlak boven de grond terecht komen. Tijdens een traag doorzettende dooi kunnen afwisselend diverse neerslagvormen voorkomen: sneeuw, ijsregen, hagel of regen. Ook ijzel kan dan optreden.
Wolken zijn heel belangrijk voor de temperatuur van onze aarde. Aan de ene kant houden ze zonlicht tegen, aan de andere kant zorgen ze er ook voor dat de aarde 's nachts minder warmte verliest.
Bewegende en drijvende wolken
De waterdamp condenseert en er ontstaat een wolk. Zolang de lucht, in de wolk zelf, warmer is dan de lucht om de wolk heen blijft deze drijven. Wolken bewegen door de wind en of de verschillende luchtstromen in de lucht. Wolken bereiken hiermee soms wel een snelheid van 60 km/h.
Opgewarmd water verdampt, en de waterdamp stijgt op. Als lucht warm is, zet het uit en kan het véél waterdamp bevatten. Maar als het opstijgt en afkoelt, kan de lucht weer veel minder waterdamp hebben. Een deel van de damp verandert dan in waterdruppeltjes, en er ontstaat een wolk.
Dit komt doordat een wolk voornamelijk bestaat uit waterdruppeltjes met een diameter die veel groter is dan de golflengte van zichtbaar licht (grootte-orde 20 micrometer). Die waterdruppeltjes verstrooien alle zichtbaar licht (van blauw tot rood) evengoed.
Als er veel waterdruppels in een wolk zitten, is de wolk dikker en kan er minder zonlicht doorheen. Ze zijn dan donkerder. Een wolk wordt extra zwaar als er veel water in zit. Dan kunnen de druppels niet meer in de lucht blijven hangen en vallen ze naar beneden: het regent!
Alle wolken, ook mist en sluierwolken, zijn stukken met waterdamp verzadigde lucht, waarbij de waterdamp gecondenseerd is. 'Dat stapelwolken zo keurig wolkvormig zijn, heeft te maken met hoe deze wolken ontstaan', vertelt Rob Groenland, meteoroloog bij het KNMI.
Regen valt inderdaad bijna altijd schuin, simpelweg omdat er bijna altijd wind is. Regen die valt onder een hoek van minder dan 10 graden komt nagenoeg nooit voor. Regendruppels zijn namelijk zo licht, dat de minste horizontale kracht (wind) ze van hun verticale baan (onder invloed van zwaartekracht) kan afbrengen.
De hoogste wolken drijven boven 5 kilometer. Dat zijn de sluierwolken die vaak ook windveren worden genoemd. Uit deze wolken valt geen neerslag. Daarvoor zijn ze niet dik genoeg.
Bij temperaturen van enkele graden onder het vriespunt klonteren de aangegroeide ijskristallen tot sneeuwvlokken samen. Vallen deze vlokken tot onder het 0 °C-niveau (het 0 °C-niveau is het laagste niveau waarop de luchttemperatuur lager is dan 0 °C), dan smelten ze en bereiken de aarde als regendruppels.
Regen is een vorm van neerslag waarbij waterdruppels uit een wolk vallen. Als de temperatuur van de wolk en de lucht onder de wolk boven nul is, bestaat de wolk geheel uit water. Door botsing van waterdruppeltjes kunnen de druppels verder aangroeien. Zijn ze groot genoeg, dan vallen ze uit de wolk en regent het.
Alle neerslag begint als sneeuw, behalve de zo karakteristieke motregen die bij temperaturen boven nul lager in de atmosfeer tijdens stabiele situaties ontstaat. Zodra waterdamp condenseert, ontstaan wolken.
Licht van een kleinere golflengte wordt beter verstrooid dan licht van een langere golflengte. Het blauwe licht wordt dus het best verstrooid, groen al wat minder, en rood het minst van allemaal. Het resultaat: de hemel kleurt hemelsblauw.
Buienwolken kunnen heel hoog zitten, tot wel meer dan 10 km. hoog. Bij helder weer kan je die van heel ver al zien, veel meer dan 10 km. Mogelijk meer dan 20 km.