เมฆ หมอก และหยาดน้ำฟ้า

ทำความรู้จัก เมฆ ชนิดของเมฆ สิ่งสวยงามบนท้องฟ้าดีกว่า

 อากาศเย็นมีความสามารถเก็บไอน้ำได้น้อยกว่าอากาศร้อน เมื่ออุณหภูมิของอากาศลดลงจนถึงจุดน้ำค้าง อากาศจะอิ่มตัวไม่สามารถเก็บไอน้ำได้มากกว่านี้ หากอุณหภูมิยังคงลดต่ำไปอีก ไอน้ำจะควบแน่นเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว
อย่างไรก็ตามนอกจากปัจจัยทางด้านความดันและอุณหภูมิแล้ว การควบแน่นของไอน้ำยังจำเป็นจะต้องมี “พื้นผิว” ให้หยดน้ำ (Droplet) เกาะตัว ยกตัวอย่างเช่น เมื่ออุณหภูมิของอากาศบนพื้นผิวลดต่ำกว่าจุดน้ำค้าง ไอน้ำในอากาศจะควบแน่นเป็นหยดน้ำเล็กๆ เกาะบนใบไม้ใบหญ้าเหนือพื้นดิน บนอากาศก็เช่นกัน ไอน้ำต้องการอนุภาคเล็กๆ ที่แขวนลอยอยู่ในอากาศเป็น “แกนควบแน่น” (Condensation nuclei) แกนควบแน่นเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติในการดูดซับน้ำ (Hygroscopic) ดังเช่น ฝุ่น ควัน เกสรดอกไม้ หรืออนุภาคเกลือ ซึ่งมีขนาดประมาณ 0.0002 มิลลิเมตร หากปราศจากแกนควบแน่นแล้ว ไอน้ำบริสุทธิ์ไม่สามารถควบแน่นเป็นของเหลวได้ ถึงแม้จะมีความชื้นสัมพัทธ์มากกว่า 100% ก็ตาม 

    หยดน้ำหรือละอองน้ำในก้อนเมฆ (Cloud droplet) ที่เกิดขึ้นครั้งแรกมีขนาดเล็กมากเพียง 0.02 มิลลิเมตร (เล็กกว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมซึ่งมีขนาด 0.075 มิลลิเมตร) ละอองน้ำขนาดเล็กตกลงอย่างช้าๆ ด้วยแรงต้านของอากาศ และระเหยกลับเป็นไอน้ำ (ก๊าซ) เมื่ออยู่ใต้ระดับควบแน่นลงมา ไม่ทันตกถึงพื้นโลก อย่างไรก็ตามในกรณีที่มีกลุ่มอากาศยกตัวอย่างรุนแรง หยดน้ำเหล่านี้สามารถรวมตัวกันภายในก้อนเมฆ จนมีขนาดใหญ่ประมาณ 0.05 มิลลิเมตร ถ้าหยดน้ำมีขนาด 2 มิลลิเมตร มันจะมีน้ำหนักมากกว่าแรงพยุงของอากาศ และตกลงมาด้วยแรงโน้มถ่วงของโลกสู่พื้นดินกลายเป็นฝน

            เมฆ คือ 
             เมฆ คือ ละอองน้ำและเกล็ดน้ำแข็งที่รวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อนลอยตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศที่เราสามารถมองเห็นได้ไอน้ำที่ควบแน่นเป็นละอองน้ำ (โดยปกติแล้วจะมีขนาด 0.01 มม) หรือเป็นเกล็ดน้ำแข็ง ซึ่งเมื่อเกาะตัวกันเป็นกลุ่มจะเห็นเป็นก้อนเมฆ ก้อนเมฆนี้จะสะท้อนคลื่นแสงในแต่ละความยาวคลื่นในช่วงที่ตามองเห็นได้ ในระดับที่เท่าๆ กัน จึงทำให้เรามองเห็นก้อนเมฆนั้นเป็นสีขาว แต่ก็สามารถมองเห็นเป็นสีเทาหรือสีดำถ้าหากเมฆนั้นมีความหนาแน่นสูงมากจนแสงผ่านไม่ได้ 

                                                                เมฆคิวมูลัส (Cumulus)

                                                  เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus)

             สิ่งที่ช่วยให้เกิดการกลั่นตัวของไอน้ำเป็นก้อนเมฆคือ ฝุ่นผงเล็กๆ หรือเกลือในบรรยากาศที่มีคุณสมบัติดูดน้ำในบรรยากาศได้ดี เราเรียกปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้ว่า อนุภาคกลั่นตัว (Condensation nuclei) ซึ่งการกลั่นตัวของไอน้ำในบรรยากาศจะไม่เกิดขึ้นหากบรรยากาศปราศจากฝุ่นผง แม้ว่าไอน้ำจะอิ่มตัวแล้วก็ตาม

เมฆจากมนุษย์
             มนุษย์เราก็สามารถสร้างเมฆได้เหมือนกัน โดยเกิดจากเครื่องบินไอพ่นที่บินอยู่ในระดับสูงเหนือระดับควบแน่น ทำให้ไอน้ำซึ่งอยู่ในอากาศร้อนที่พ่นออกมาจากเครื่องยนต์ปะทะเข้ากับอากาศเย็นซึ่งอยู่ภายนอก เกิดการควบแน่นเป็นหยดน้ำ เพราะการจับตัวกับเขม่าควันจากเครื่องยนต์จะทำหน้าที่เป็นแกนควบแน่น เราจึงมองเห็นควันเมฆสีขาวถูกพ่นออกมาทางท้ายของเครื่องยนต์เป็นทางยาว มีชื่อเรียกว่า คอนเทรล (Contrails)
              ซึ่งก็เหมือนกับการสร้างฝนเทียม โดยเครื่องบินจะทำการโปรยสารเคมี ซิลเวอร์ไอโอไดด์ (Silver Iodide) เพื่อทำหน้าที่เป็นแกนควบแน่นในการให้ไอน้ำในอากาศมาจับตัว และควบแน่นเป็นเมฆ

             การแบ่งประเภทและ ชนิดของเมฆ

             แบ่งตามรูปร่าง
             เมฆนั้นแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ แบบเป็นชั้น (layered) ในแนวนอน และ แบบลอยตัวสูงขึ้น (convective) ในแนวตั้ง โดยจะมีชื่อเรียกว่า สเตรตัส (stratus ซึ่งหมายถึงลักษณะเป็นชั้น) และ คิวมูลัส (cumulus ซึ่งหมายถึงทับถมกันเป็นกอง) ตามลำดับ นอกจากนี้แล้วยังมีคำที่ใช้ในการบอกลักษณะของเมฆอีกด้วย

             - สเตรตัส (stratus) หมายถึง ลักษณะเป็นชั้น
             - คิวมูลัส (cumulus) หมายถึง ลักษณะเป็นกองสุม
             - เซอร์รัส (cirrus) หมายถึง ลักษณะเป็นลอนผม
             - นิมบัส (nimbus) หมายถึง ฝน

             แบ่งตามระดับความสูง

             เมฆยังอาจแบ่งเป็น 4 กลุ่ม ตามระดับความสูงของเมฆ โดยระดับความสูงของเมฆนี้จะวัดจากฐานของก้อนเมฆ ไม่ได้วัดจากยอด โดย Luke Howard เป็นผู้นำเสนอวิธีการแบ่งกลุ่มแบบนี้ แก่ Askesian Society ในปี ค.ศ. 1802

             ซึ่งการแบ่งตามระดับความสูงจะใช้ในการตรวจและแบ่งชนิดของเมฆทางอุตุนิยมวิทยา สำหรับเป็นมาตรฐานเดียวกันเพื่อผลทางการวิเคราะห์สภาพลมฟ้าอากาศในการพยากรณ์ โดยใช้ความสูงของฐานเมฆเป็นหลักในการแบ่งชนิด ซึ่งลักษณะของเมฆแต่ละชนิดนั้นสามารถที่จะบอกให้ทราบถึงแนวโน้มลักษณะของสภาวะอากาศที่จะเกิดขึ้นล่วงหน้าได้ เช่น ถ้าในท้องฟ้ามีเมฆก่อตัวในทางแนวตั้งแสดงว่าอากาศกำลังลอยตัวขึ้น หมายถึง สภาวะของอากาศก่อนที่จะเกิดลมพายุ 
             หรือถ้าเมฆในท้องฟ้าแผ่ตามแนวนอนเป็นชั้นๆ หมายถึง สภาวะอากาศที่สงบและจะมีกระแสลมทางแนวตั้งเล็กน้อย หรือถ้าเมฆในท้องฟ้าก่อตัวทางแนวตั้งสูงใหญ่ จะหมายถึงลักษณะของเมฆพายุฟ้าคะนอง ที่เรียกว่า เมฆคิวมูโลนิมบัส ฝนจะตกหนักและมีฟ้าแลบ ฟ้าร้อง บางครั้งอาจมีฟ้าผ่าลงมายังพื้นดินด้วย ซึ่งเมฆพายุฟ้าคะนองนี้เป็นอันตรายต่อเครื่องบินขนาดเล็กเป็นอันมาก

เมฆเซอรัส (Cirrus)

                                                        เมฆเซอโรคิวมูลัส (Cirrocumulus)

                                                        เมฆเซอโรสเตรตัส (Cirrostratus)

เมฆระดับสูง (High Clouds) 
             ก่อตัวที่ความสูงมากกว่า 16,500 ฟุต (5,000 เมตร) ในบริเวณที่อุณหภูมิต่ำในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ ที่ความสูงระดับนี้น้ำส่วนใหญ่นั้นจะแข็งตัว ดังนั้นเมฆจะประกอบด้วยผลึกน้ำแข็ง เมฆในชั้นนี้ส่วนใหญ่มักจะมีลักษณะเป็นก้อนเล็ก ๆ และ มักจะค่อนข้างโปร่งใส 

             - เมฆเซอรัส (Cirrus) มีฐานสูงเฉลี่ย 10,000 เมตร มีลักษณะเป็นฝอยปุยสีขาวเหมือนขนนกบางๆ หรือเป็นทางยาว และอาจมีวงแสง (Halo) ด้วย

             - เมฆเซอโรคิวมูลัส (Cirrocumulus) มีฐานสูงเฉลี่ย 7,000 เมตร มีลักษณะเป็นเกล็ดบางๆ สีขาว หรือเป็นละอองคลื่นเล็กๆ อยู่ติดกัน บางตอนอาจแยกจากกันแต่จะอยู่เรียงรายกันอย่างมีระเบียบ โปร่งแสง อาจมองเห็นดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ได้

             - เมฆเซอโรสเตรตัส (Cirrostratus) มีฐานสูงเฉลี่ย 8,500 เมตร มีลักษณะเป็นแผ่นเยื่อบางๆ โปร่งแสงเหมือนม่านติดต่อกันเป็นแผ่นในระดับสูง มีสีขาวหรือน้ำเงินจางปกคลุมเต็มท้องฟ้าหรือเพียงบางส่วน เป็นเมฆที่ทำให้เกิดวงแสงสีขาวหรือมีวงแสง (Halo) รอบดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ได้

เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus)

                                                    เมฆอัลโตสเตรตัส (Altostratus)

    เมฆระดับกลาง (Medium Clouds)
             ก่อตัวที่ความสูงระหว่าง 6,500 และ 16,500 ฟุต (ระหว่าง 2,000 และ 5,000 เมตร) เมฆจะประกอบด้วยละอองน้ำ และ ละอองน้ำเย็นยิ่งยวด

             - เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus) มีลักษณะอยู่เป็นกลุ่มๆ คล้ายฝูงแกะ มีสีขาว บางครั้งสีเทา มีการจัดตัวเป็นแถวๆ หรือเป็นคลื่น เป็นชั้นๆ มีเงาเมฆ มีลักษณะเป็นเกล็ดเป็นก้อนม้วนตัว (roll) อาจมี 2 ชั้น หรือมากกว่านั้น อาจมีแสงทรงกลด (Corona)

             - เมฆอัลโตสเตรตัส (Altostratus) มีลักษณะเป็นแผ่นหนา บางสม่ำเสมอในชั้นกลางของบรรยากาศ มองดูเรียบเป็นปุยหรือฝอยละเอียดแผ่ออกเป็นพืด เป็นลูกคลื่น ปกคลุมเต็มท้องฟ้า มีสีเทาหรือน้ำเงินอ่อน และอาจมีบางส่วนที่บางจนแสงอาทิตย์จะส่องผ่านลงมายังพื้นดินได้ อาจมีแสงทรงกลด (Corona)

                                                            เมฆสเตรตัส (Stratus)

                                                     เมฆสเตรโตคิวมูลัส (Stratocumulus)

                                                        เมฆนิมโบสเตรตัส (Nimbostratus)      

             เมฆระดับต่ำ (Low Clouds)

             ก่อตัวที่ความสูงต่ำกว่า 6,500 ฟุต (2,000 เมตร) และ รวมถึงสเตรตัส (Stratus) เมฆสเตรตัสที่ลอยตัวอยู่ระดับพื้นดินเรียก หมอก

             - เมฆสเตรตัส (Stratus) มีลักษณะเป็นแผ่นหนาๆ สม่ำเสมอในชั้นต่ำของบรรยากาศ ใกล้ผิวโลกเหมือนหมอก มีสีเทา มองไม่เห็นดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ ไม่ทำให้เกิดวงแสง (Halo) เว้นแต่เมื่อมีอุณหภูมิต่ำมากก็อาจเกิดได้

             - เมฆสเตรโตคิวมูลัส (Stratocumulus) มีสีเทา ลักษณะอ่อนนุ่ม เป็นก้อนกลมเรียงติดๆ กัน ทั้งทางแนวตั้งและทางแนวนอนทำให้มองเห็นเป็นลอนเชื่อมติดต่อกันไป

             - เมฆนิมโบสเตรตัส (Nimbostratus) มีลักษณะเป็นแผ่นหนาสีเทาดำ เป็นแนวยาวติดต่อกันแผ่กว้างออกไป ไม่เป็นรูปร่าง เป็นเมฆที่ทำให้เกิดฝนตกจึงเรียกกันว่า เมฆฝน เมฆชนิดนี้จะไม่มีฟ้าแลบฟ้าร้อง เกิดเฉพาะในเขตอบอุ่นเท่านั้น

             เมฆแนวตั้ง (Vertical Clouds)
             เป็นเมฆที่มีแนวก่อตัวในแนวตั้ง ซึ่งทำให้เมฆมีความสูงจากฐาน โดยความสูงของฐานเมฆเฉลี่ย 1,600 ฟุต หรือ 500 เมตร ความสูงของยอดเมฆเฉลี่ยถึงระดับสูงของเมฆเซอรัส

             - เมฆคิวมูลัส (Cumulus) ลักษณะเป็นเมฆก้อนหนามียอดมนกลมคล้ายกะหล่ำดอก เห็นขอบนอกได้ชัดเจน ส่วนฐานมีสีค่อนข้างดำ ก่อตัวในทางตั้งกระจัดกระจายเหมือนสำลี ถ้าเกิดขึ้นเป็นหย่อมๆ หรือลอยอยู่โดดเดี่ยวแสดงถึงสภาวะอากาศดี ถ้ามีขนาดก้อนเมฆใหญ่ก็อาจมีฝนตกภายใต้ก้อนเมฆ ลักษณะเป็นฝนเฉพาะแห่ง

             - เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) ลักษณะเป็นเมฆก้อนใหญ่รูปร่างคล้ายภูเขาใหญ่ มียอดเมฆแผ่ออกเป็นรูปร่างคล้ายทั่งที่ใช้ในการตีเหล็ก (anvil) ฐานเมฆต่ำมีสีดำมืด เป็นเมฆหนา มืดทึบ มีฟ้าแลบ ฟ้าร้อง อาจอยู่กระจัดกระจายหรือรวมกันอยู่ มักมีฝนตกลงมา เรียกเมฆชนิดนี้ว่า “เมฆฟ้าคะนอง”

             สีของเมฆ

             สีของเมฆนั้นบ่งบอกถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นภายในเมฆ ซึ่งเมฆเกิดจากไอน้ำลอยตัวขึ้นสู่ที่สูง เย็นตัวลง และควบแน่นเป็นละอองน้ำขนาดเล็ก ละอองน้ำเหล่านี้มีความหนาแน่นสูง แสงอาทิตย์ไม่สามารถส่องทะลุผ่านไปได้ไกลภายในกลุ่มละอองน้ำนี้ จึงเกิดการสะท้อนของแสงทำให้เราเห็นเป็นก้อนเมฆสีขาว

             ในขณะที่ก้อนเมฆกลั่นตัวหนาแน่นขึ้น และเมื่อละอองน้ำเกิดการรวมตัวขนาดใหญ่ขึ้นจนในที่สุดตกลงมาเป็นฝน ในระหว่างกระบวนการนี้ละอองน้ำในก้อนเมฆซึ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นจะมีช่องว่างระหว่างหยดน้ำมากขึ้น ทำให้แสงสามารถส่องทะลุผ่านไปได้มากขึ้น ซึ่งถ้าก้อนเมฆนั้นมีขนาดใหญ่พอ และช่องว่างระหว่างหยดน้ำนั้นมากพอ แสงที่ผ่านเข้าไปก็จะถูกซึมซับไปในก้อนเมฆและสะท้อนกลับออกมาน้อยมาก ซึ่งการซึมซับและการสะท้อนของแสงนี้ส่งผลให้เราเห็นเมฆตั้งแต่ สีขาว สีเทา ไปจนถึง สีดำ

             โดยสีของเมฆนั้นสามารถใช้ในการบอกสภาพอากาศได้

             - เมฆสีเขียวจางๆ นั้นเกิดจากการกระเจิงของแสงอาทิตย์เมื่อตกกระทบน้ำแข็ง เมฆคิวมูโลนิมบัส ที่มีสีเขียวนั้นบ่งบอกถึงการก่อตัวของ พายุฝน พายุลูกเห็บ ลมที่รุนแรง หรือ พายุทอร์นาโด

             - เมฆสีเหลือง ไม่ค่อยได้พบเห็นบ่อยครั้ง แต่อาจเกิดขึ้นได้ในช่วงปลายฤดูใบไม้ผลิไปจนถึงช่วงต้นของฤดูใบไม้ร่วง ซึ่งเป็นช่วงที่เกิดไฟป่าได้ง่าย โดยสีเหลืองนั้นเกิดจากฝุ่นควันในอากาศ

             - เมฆสีแดง สีส้ม หรือ สีชมพู นั้นโดยปกติเกิดในช่วง พระอาทิตย์ขึ้น และ พระอาทิตย์ตก โดยเกิดจากการกระเจิงของแสงในชั้นบรรยากาศ ไม่ได้เกิดจากเมฆโดยตรง เมฆเพียงเป็นตัวสะท้อนแสงนี้เท่านั้น แต่ในกรณีที่มีพายุฝนขนาดใหญ่ในช่วงเดียวกันจะทำให้เห็นเมฆเป็นสีแดงเข้มเหมือนสีเลือด

หมอก (Fog)หมอก เกิดจากไอน้ำเปลี่ยนสถานะควบแน่นเป็นหยดน้ำเล็กๆ เช่นเดียวกับเมฆ เพียงแต่เมฆเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเนื่องจากการยกตัวของกลุ่มอากาศ แต่หมอกเกิดขึ้นจากความเย็นของพื้นผิว หรือการเพิ่มปริมาณไอน้ำในอากาศ
ในวันที่มีอากาศชื้น และท้องฟ้าใส พอตกกลางคืนพื้นดินจะเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้ไอน้ำในอากาศเหนือพื้นดินควบแน่นเป็นหยดน้ำ หมอกซึ่งเกิดขึ้นโดยวิธีนี้จะมีอุณหภูมิต่ำและมีความหนาแน่นสูง เคลื่อนตัวลงสู่ที่ต่ำ และมีอยู่อย่างหนาแน่นในหุบเหว
เมื่ออากาศอุ่นมีความชื้นสูง ปะทะกับพื้นผิวที่มีความหนาวเย็น เช่น ผิวน้ำในทะเลสาบ อากาศจะควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำ ในลักษณะเช่นเดียวกับหยดน้ำซึ่งเกาะอยู่รอบแก้วน้ำแข็ง
เมื่ออากาศร้อนซึ่งมีความชื้นสูง ปะทะกับอากาศเย็นซึ่งอยู่ข้างบน แล้วควบแน่นเป็นหยดน้ำ เช่น เวลาหลังฝนตก ไอน้ำที่ระเหยขึ้นจากพื้นถนนซึ่งร้อน ปะทะกับอากาศเย็นซึ่งอยู่ข้างบน แล้วควบแน่นกลายเป็นหมอก หรือไอน้ำจากลมหายใจเมื่อปะทะกับอากาศเย็นของฤดูหนาว แล้วควบแน่นกลายเป็นละอองน้ำเล็กๆ ให้เรามองเห็นเป็นควันสีขาว

น้ำค้าง (Dew)
          น้ำค้าง เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำบนพื้นผิวของวัตถุ ซึ่งมีการแผ่รังสีออกจนกระทั่งอุณหภูมิลดต่ำลงกว่าจุดน้ำค้างของอากาศซึ่งอยู่รอบๆ เนื่องจากพื้นผิวแต่ละชนิดมีการแผ่รังสีที่แตกต่างกัน ดังนั้นในบริเวณเดียวกัน ปริมาณของน้ำค้างที่ปกคลุมพื้นผิวแต่ละชนิดจึงไม่เท่ากัน เช่น ในตอนหัวค่ำ อาจมีน้ำค้างปกคลุมพื้นหญ้า แต่ไม่มีน้ำค้างปกคลุมพื้นคอนกรีต เหตุผลอีกประการหนึ่งซึ่งทำให้น้ำค้างมักเกิดขึ้นบนใบไม้ใบหญ้าก็คือ ใบของพืชคายไอน้ำออกมา ทำให้อากาศบริเวณนั้นมีความชื้นสูง

                 

                                                                        ภาพ น้ำค้าง

หยาดน้ำฟ้า
           หยาดน้ำฟ้า (Precipitation) เป็นชื่อเรียกรวมของ หยดน้ำ และน้ำแข็ง ที่เกิดจาการควบแน่นของไอน้ำแล้วตกลงมาสู่พื้น เช่น ฝน ลูกเห็บ หิมะ เป็นต้น หยาดน้ำฟ้าแตกต่างจากจากหยดน้ำหรือละอองน้ำในก้อนเมฆ (Cloud droplets) ตรงที่หยาดน้ำต้องมีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมากพอที่จะชนะแรงต้านอากาศ และตกสู่พื้นโลกได้โดยไม่ระเหยเป็นไอน้ำเสียก่อน ขณะที่อยู่ใต้ระดับควบแน่น ฉะนั้นกระบวนการเกิดหยาดน้ำฟ้าจึงมีความสลับซับซ้อนมากกว่ากระบวนการควบแน่นที่ทำให้เกิดเมฆ
           โดยทั่วไปก้อนเมฆจะมีหยดน้ำเล็กๆ ขนาดเท่ากัน ตกลงมาอย่างช้าๆ ด้วยความเร็วเดียวกัน ดังนั้นหยดน้ำเหล่านั้นจะไม่มีโอกาสที่จะชนหรือรวมตัวกันให้มีขนาดใหญ่ขึ้นได้เลย แต่ในเมฆซึ่งก่อตัวในแนวตั้ง เช่น เมฆคิวมูโลนิมบัสจะมีหยดน้ำหลายขนาด หยดน้ำขนาดใหญ่จะตกลงมาด้วยความเร็วที่มากกว่าหยดน้ำขนาดเล็ก ดังนั้นหยดน้ำขนาดใหญ่จึงมีโอกาสชนและรวมตัวกับหยดน้ำขนาดเล็กที่อยู่เบื้องล่าง ทำให้เกิดการรวมตัวจนมีขนาดใหญ่ขึ้น เรียกกระบวนการนี้ว่า “กระบวนการชนและรวมตัวกัน” (Collision – coalescence process)

                                               ภาพ การหล่นของหยดน้ำขนาดเท่ากัน (ซ้าย) และขนาดแตกต่างกัน (ขวา)


 นอกจากนั้นกระแสอากาศไหลขึ้น (Updraft) ยังช่วยให้เร่งอัตราการชนและรวมตัวให้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อหยดน้ำมีขนาดใหญ่ประมาณ 1 มิลลิเมตร มันจะมีน้ำหนักมากพอที่จะชนะแรงพยุง และตกลงมาด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก หยดน้ำที่ตกลงมาจากยอดเมฆชนและรวมตัวกับหยดน้ำอื่นๆ ในขาลง ทำให้มีมันขนาดใหญ่และมีความเร็วมากขึ้นจนก็กลายเป็น
“หยดน้ำฝน” (Rain droplets) ตกลงจากฐานเมฆ โดยมีขนาดประมาณ 2 - 5 มิลลิเมตร

                                                  ภาพ การเพิ่มขนาดของหยดน้ำในก้อนเมฆ


    ในเขตที่มีอากาศหนาวเย็น เช่น ในเขตละติจูดสูง หรือบนเทือกเขาสูง รูปแบบของการเกิดหยาดน้ำฟ้าจะแตกต่างไปจากเขตร้อน หยดน้ำบริสุทธิ์ในก้อนเมฆไม่ได้แข็งตัวที่อุณหภมิ 0°C หากแต่แข็งตัวที่อุณหภูมิประมาณ -40°C เราเรียกน้ำในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C นี้ว่า “น้ำเย็นยิ่งยวด” (Supercooled water) น้ำเย็นยิ่งยวดจะเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งได้ก็ต่อเมื่อกระทบกับวัตถุของแข็งอย่างทันทีทันใด ยกตัวอย่าง เมื่อเครื่องบินเข้าไปในเมฆชั้นสูง ก็จะเกิดน้ำแข็งเกาะที่ชายปีกด้านหน้า การระเหิดกลับเช่นนี้ (Deposition) จำเป็นจะต้องอาศัยแกนซึ่งเรียกว่า “แกนน้ำแข็ง” (Ice nuclei) เพื่อให้ไอน้ำจับตัวเป็นผลึกน้ำแข็ง ในก้อนเมฆมีน้ำครบทั้งสามสถานะและมีแรงดันที่แตกต่างกัน ไอน้ำระเหยจากละอองน้ำโดยรอบ แล้วระเหิดกลับรวมตัวเข้ากับผลึกน้ำแข็งอีกทีหนึ่ง ทำให้ผลึกน้ำแข็งมีขนาดใหญ่ขึ้น เราเรียกกระบวนการนี้ว่า “กระบวนการเบอร์เจอรอน” (Bergeron process)

                                                           ภาพ การเพิ่มขนาดของผลึกน้ำแข็ง


เมื่อผลึกน้ำแข็งมีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมากพอที่จะชนะแรงพยุง (Updraft) มันจะตกลงมาด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก และปะทะกับหยดน้ำเย็นยิ่งยวดซึ่งอยู่ด้านล่าง ทำให้เกิดการเยือกแข็งและรวมตัวให้ผลึกมีขนาดใหญ่ยิ่งขึ้นไปอีก นอกจากนั้นผลึกอาจจะปะทะกันเอง จนทำให้เกิดผลึกขนาดใหญ่ที่เรียกว่า “เกล็ดหิมะ” (Snow flake) ในเขตอากาศเย็น หิมะจะตกลงมาถึงพื้น แต่ในวันที่มีอากาศร้อน หิมะจะเปลี่ยนสถานะกลายเป็น “ฝน” เสียก่อนแล้วจึงตกถึงพื้น

                                                     ภาพ กระบวนการเกิดหยาดน้ำฟ้าในเมฆคิวมูโลนิมบัส

ชนิดของหยาดน้ำฟ้าในประเทศไทย
           ฝน (Rain) เป็นหยดน้ำมีขนาดประมาณ 0.5 – 5 มิลลิเมตร ฝนส่วนใหญ่ตกลงมาจากเมฆนิมโบสเตรตัส และเมฆคิวมูโลนิมบัส
           ฝนละออง (Drizzle) เป็นหยดน้ำขนาดเล็กกว่า 0.5 มิลลิเมตร เกิดจากเมฆสเตรตัส พบเห็นบ่อยบนยอดเขาสูง ตกต่อเนื่องเป็นเวลานานหลายชั่วโมง
           ละอองหมอก (Mist) เป็นหยดน้ำขนาด 0.005 – 0.05 มิลลิเมตร เกิดจากเมฆสเตรตัส ทำให้เรารู้สึกชื้นเมื่อเดินผ่าน มักพบบนยอดเขาสูง
           ลูกเห็บ (Hail) เป็นก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่กว่า 5 เซนติเมตร เกิดขึ้นจากกระแสในอากาศไหลขึ้น (updraft) และไหลลง (downdraft) ภายในเมฆคิวมูโลนิมบัส พัดให้ผลึกน้ำแข็งปะทะกับน้ำเย็นยิ่งยวด กลายเป็นก้อนน้ำแข็งห่อหุ้มกันเป็นชั้นๆ จนมีขนาดใหญ่ และตกลงมา

  หิมะ (Snow) เป็นผลึกน้ำแข็งขนาดประมาณ 1 – 20 มิลลิเมตร ซึ่งเกิดจากไอน้ำจากน้ำเย็นยิ่งยวด ระเหิดกลับเป็นผลึกน้ำแข็ง แล้วตกลงมา

อุปกรณ์วัดน้ำฝน
          ในการวัดปริมาณน้ำฝน เราใช้หน่วยวัดเป็นมิลลิเมตร เช่น ถ้าฝนตกลงมาทำให้ระดับน้ำฝนในภาชนะที่รองรับสูงขึ้น 10 มิลลิเมตร หมายความว่า ฝนตกวัดได้ 10 มิลลิเมตร ถ้าฝนตกลงมาทำให้ระดับน้ำฝนในภาชนะที่รองรับสูงขึ้น 25 มิลลิเมตร หมายความว่า ฝนตกวัดได้ 25 มิลลิเมตร ดังในภาพที่ 10 ด้านซ้าย
          อุปกรณ์วัดน้ำฝน (Rain gauge) ขนาดมาตรฐานเป็นทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 เซนติเมตร บนปากกระบอกมีกรวยรอรับน้ำฝน ให้ตกลงสู่กระบอกตวงซึ่งอยู่ภายในซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กกว่ากระบอกนอก 10 เท่า (เส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เซนติเมตร) ทั้งนี้เพื่อขยายมาตราส่วนขยายขึ้น 10 เท่า ทำให้เกิดความสะดวกในการอ่านค่าปริมาณ
น้ำฝนได้ละเอียดยิ่งขึ้น ดังในภาพที่ 10 ด้านขวา

                                                                                   ภาพ อุปกรณ์วัดน้ำฝน