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Quando guardiamo il cielo, le nuvole appaiono leggere e ariose, ma in realtà sono piene di minuscole goccioline d'acqua e cristalli di ghiaccio che conferiscono loro una massa misurabile. Capire come gli scienziati stimano il peso di una nuvola rivela perché queste enormi strutture si librano invece di cadere.
Per calcolare la massa di una nuvola, i meteorologi considerano due fattori chiave:le sue dimensioni e la densità del contenuto di acqua. Il primo viene misurato dall’ombra della nuvola sul terreno, con un’ombra di 1 chilometro che corrisponde all’incirca a una profondità di 1.000 metri. Il secondo è la massa d'acqua per metro cubo, che varia a seconda del tipo di nuvola. Secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e altri studi climatologici, i valori tipici sono 0,03 g/m³ per i cirri, 0,20 g/m³ per gli strati e 0,50 g/m³ per i cumuli.
Ad esempio, una nuvola a forma di cubo larga 1 km, lunga 1 km e alta 1 km contiene un volume di 1×10⁹m³. Moltiplicando per la densità appropriata del contenuto di acqua si ottiene una massa di circa 22 tonnellate per un cirro, 330 tonnellate per una nube a strati e 550 tonnellate per un cumulo.
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Anche se 550 tonnellate sembrano pesanti, la massa è distribuita su un volume enorme, quindi il peso per unità di area è basso. Inoltre, le singole goccioline e i cristalli sono così piccoli – circa un milionesimo delle dimensioni di una goccia di pioggia – che la gravità da sola non può trascinarli verso il basso. Il loro movimento segue gli stessi principi della polvere alla luce del sole o di una piuma che fluttua nell'aria:piccole particelle con una bassa velocità terminale.
Infine, le nuvole sono meno dense dell'aria secca sottostante. L'aria calda e umida è vivace, proprio come una bolla in un liquido. Man mano che il contenuto d’acqua di una nuvola aumenta, le goccioline diventano più pesanti, raggiungendo infine la soglia delle precipitazioni. Fino ad allora, il cloud rimane sospeso.
