离地面越高，空气的温度越低；空气容纳水蒸气能力与空气温度正相关。当温度变得低，空气无法容纳足够水蒸气时，水蒸气就会有一部分析凝结成小水滴，就会形成云，如果足够冷，可能还有冰晶。
科学家测量积云的密度约为0.5克每立方米，积云是蓬松的白云，云的具体密度取决于它们的类型，花边卷云的密度较低，而雨云更密。一个典型的积云大约长宽高各有1千米，按照0.5克每立方米的密度计算结果整个积云的重量正好是50万公斤。积雨云的密度要大得多，体积也要大得多，可能重达100万吨，相当于一群大象漂浮在你的头顶。
如果云的质量这么大，它们有是如何漂浮停留在天空中的呢？
首先，形成云的典型水滴半径很小，从几微米到几十微米不等。任何物体下落的速度与它的质量和表面积有关，对于近似球形的粒子，质量与半径的立方成正比；而粒子的朝下表面积与半径的平方成正比，因此，当一个小水滴变大时，它的质量比它的下表面积增加更快，水滴下落得更快。而即使半径为100微米的大水滴，其下落速度只有每秒27厘米。
另外，大气中存在上升气流，也可以抵消小粒子的下降速度，促成云的漂浮。云一般在向上移动的空气中形成、存活和生长，上升的空气随着压力的减小而膨胀，而膨胀成稀薄的高空空气会导致冷却，这有助于云的生存和生长。层状云和对流云都存在每秒几米以上的上升气流，在这两种情况下，大气的上升足以抵消云粒子的下降速度。
此外，云的内部可能处在动荡平衡之中，当水滴下降到云底高度以下时，落下的水滴就会蒸发。在那一点上，它再次将成为水蒸气上升，所以云层的底部一般很平坦，因为这是形成可见液滴的临界水平。
不过，有时云确实变得太重而不能停留在高处，这就导致了降水，比如下雨或下雪。其他时候，周围的空气变得足够温暖，可以将云转化为水蒸气，使云变小或消失在空气中。
一朵云重量500吨，为何不会掉下来？
这是因为云朵体量很大，密度低。
一朵云总量500吨，不知这位朋友是怎么算出来的。如果是假设，就必须把这朵云的体积也假设一下，这样我们就能够算出这朵云的密度，就好判断了。
现在我们来假定，这位朋友说的这朵500吨的云，如果有1km^3(1立方公里)体积，也就是有1km长，1km宽，1km高。1km^3等于1000000000m^3，这样我们就可以得出这朵云平均每立方米重量为0.0005kg，也就是密度为0.5g/m^3。
我们知道，一般来说，密度越大的物质，同等体积大小就越重，就越往下沉；反之就会上浮。云是在空气中漂浮的，空气在海平面的1个大气压强下，密度为1.293kg/m^3，而这朵云的密度为0.0005kg/m^3，是空气的1/2586，因此这朵云有什么理由不飘在空气之上呢？
密度随着海拔高度变小。
当然，空气密度是随着海拔升高气压、温度变化而变化的，距离地面越高，密度越小，在10km高空，温度约为-50℃，空气密度只有约0.4135kg/m^3。即便这样，其密度也还比水蒸气要大数百倍。而水蒸气的密度是随着温度上升而增加的，也就是说温度越低，水蒸气密度越低，在万米高空，水蒸气只会比空气密度小。
事实上，云的密度并没有这么小，也就是说那500吨重的云一般都没有1km^3这么大体积。因为饱和水蒸气在100℃时的密度约为0.6kg/m^3，而0摄氏度只有0.0048kg/m^3，因此水蒸气在高空0℃以下时，虽然比前面说的密度大了些，但比空气密度还是小了百倍以上，因此无论如何，水蒸气都会浮在空气之上。
云是水蒸气凝结成的小水滴组成。
地面水分遇热被蒸发的水蒸气，上升到高空遇到冷空气，就凝结成小水滴。云就是由这些细小的水滴组成的。当然这些小水滴很小很小，水蒸气的颗粒只有0.0004um，小水滴也只是um级，就像我们遇到大雾天，在雾中看到的水滴那么大，甚至还要小。
云有高中低三种，一般来说低云发生在海拔2000m高空左右，有小水滴组成；中云发生在海拔2000~6000m之间，由过度冷却的水滴组成；高云发生在6000米以上，由小冰晶组成。
刚形成的云是白色的，由最小的水滴组成，随着空气对流碰撞，水珠渐渐变大了，就变成乌云了，因此很厚的乌云当空，就快要下雨了。
云只会在对流层形成。
对流层是地球大气最低一个层次的称呼，平均海拔高度约11km，在地球赤道上空高度可达17km，而在地球两极只有8~9km。这是由于地球自转离心力导致的。由于地球引力作用和温度变化，对流层集中了75%以上的大气质量和90%的水汽。
随着距离海拔高度升高，由于空气越来越稀薄，气温会越来越低，据监测，每升高1000米，平均气温约下降6.49℃。因此，水蒸气在上升中就会不断被冷凝成小水滴变成云层停留下来，这样，90%以上的水蒸气就在对流层被截留了。少量的水蒸气上升到更高空中，已经形不成云彩，因此风雨雷电、冰雹雪花就都是发生在对流层。
由于在大气中充满了细小的尘埃，这尘埃成为水蒸气凝结的核心，如果没有尘埃，水蒸气就不会或很难凝结。所以不要嫌弃尘埃，没有尘埃很可能就没有生命和人类呢。在高空中，水蒸气受冷凝结在尘埃上成为小水滴，这些小水滴就形成了云朵漂浮在空中。
风雨雷电、冰雹雪花的由来。
太阳照射到地面上，形成暖空气上升，在暖空气的烘托下，云中的小水滴们往上升，遇到冷空气又下降，这样上下翻飞相互碰撞，水滴凝结得越来越大，最终空气托举不住水滴重量，就掉落下来，这就是下雨了。
在强烈对流天气，冷暖空气对流得很厉害，就会刮大风，而在云层中，热空气就会把把水珠冲向更高寒的高空，被冻成了冰珠子，上下反复层层凝结，冰粒子不断加厚加大，最终就变成冰雹砸落下来。因此冰雹都是在极端对流天气发生，而且把冰雹剖开来，会看到一层层洋葱式结构。
在激烈的对流天气，水滴上下翻飞摩擦生电，这些电荷积聚在云中，形成不同的云层之间，或地面与云层之间正负不同的电荷，这些电荷只有相互释放才能够形成平衡，于是发生了剧烈的放电现象，放电发出光和热，炙烤空气发生膨胀炸裂，这就是电闪雷鸣的由来。
冬天阳光不强烈，地面气温低，这种强烈对流天气很少，云层比较温和，因此就极少产生电荷，就很少打雷；而由于气温寒冷，前面描述云中上下水滴凝聚的下雨过程，就变成了冰晶凝结过程，落下的就是冰粒子或雪花了。
这就是包含巨大质量的云朵能够在天上漂浮的原因，也是各种气候发生的一般常识。
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云在地面上看来甚至面积不如足球场大，但也是由于近大远小的关系，总重量数千数万吨都小意思。云层其实是很多小冰晶、水珠组成，质量和覆盖范围、厚度等因素有关。
这个问题和人的视力、云层的高度等很多因素有关系。人类眼睛其实就是个光学折射和能量转换的系统，在这个系统中外界的光线经有角膜、晶状体的折射汇聚在视网膜黄斑中央凹附近，然后由视觉细胞将光信号转换为电化学信号。角膜等光折射结构会使得光被集中，因此人类视觉系统看到的东西都是近大远小。
而云层距离地面的高度通常2000米左右，有些特殊的地理环境中由于山脉对气流的阻挡，云层的高度可以上升至四五千米，一方面是由于随着海拔的升高温度降低，大气中的水蒸汽更容易凝结为小水珠、冰晶，另一方面那么高的云层，在地上的人的眼中就小得多了，可能一片覆盖数平方公里的云层在地上看起来也就像一个足球场那么大。
云层其实就是水蒸汽对光折射的结果。在正常情况下我们观察一杯水会发现水变得明亮，但其实只是水对光折射的结果，水本身并没有颜色，但是水和空气对光折射率的不同使我们可以看到清晰的水-空气界面。云层也是一样的，本身就是位于高空的很多水蒸汽组成的小液滴，但是由于它们对光的折射使可见光色散，因此我们可以看到很明显的云层和普通大气的界限。通常云层薄的时候除了色散的光，还有直接透射过来的光，因此云层显得比较白、比较松散，但是有时候云层却看起来很厚很黑，就是因为更多地吸收了光线。
近大远小的视觉效果使我们远远低估了了云朵的大小，光的透射和折射现象也会产生类似的效果。总的来说，云层可以覆盖的面积通常很大，但是白天尽管云朵很多，天空依然比较明亮就是因为有很多透射光和散射的光，而在阴云密布的时候，这时云层的厚度和高度通常比较高，云层厚分布密集则透过的光比较少，高度高则空气更冷，更利于水以灰尘等为凝结核结合成雨滴，最终水滴的重力抵消了上升气流的升力，云层中的水滴化为雨滴降落地面。
在夏季强对流天气中，一朵云看起来面积不是很大，但是覆盖的面积却相当大，同时由于上升气流的吹拂云层有向更高空涌动的态势，这种云常被称为积雨云，就是由于云层向高空流动温度降低导致的水汽凝结现象。看起来不大的云朵，积攒的水数百吨都是少的，有时候大范围强对流的天气中，云层始终凝结不散，最终的降水量可都能以亿为单位计算了。
今年很多地区异常长时间的强降水天气导致很多地方的洪灾，要知道地表径流一天都是以亿计算的，而目前已经有很多调节水流的方式，可是依然不能减缓持续的阴雨天气。当然，这也是因为当时的气候使得水汽源源不断地向陆地上空吹拂导致降水，但即便是夏季一场持续一小时的暴雨，范围就覆盖一个城市的一个区，暴雨的标准是 一小时降雨量21毫米，一个城市的一个区最终降水多少感兴趣的可以算一下，其实那也就是一片覆盖面积不是很大的云层导致的。
