La réponse courte est que le type spécifique de nuage que vous décrivez est formé de bas en haut, le bas étant défini par une température atmosphérique spécifique et étant donc uniforme sur une large zone, et le haut étant défini à la fois par l’élan ascendant d’une parcelle d’air et les courants de convection en son sein, étant donc bouffi.

Un peu plus de détails, si vous voulez. L’air contient de l’eau à l’état gazeux (« vapeur d’eau »), dont la mesure est appelée humidité. La capacité de l’air à contenir de la vapeur d’eau dépend de la température, l’air plus chaud pouvant contenir beaucoup plus d’eau que l’air plus froid. Lorsque l’air contient autant d’eau que possible, l’humidité est de 100 % et l’air est dit « saturé ». Si vous essayez de dépasser les 100 % d’humidité, soit en ajoutant de l’humidité, soit en réduisant la température, l’excès d’humidité sera contraint de se condenser à partir de l’eau gazeuse en gouttelettes liquides, formant ainsi un nuage. C’est ce qui se passe lorsque vous expirez par une journée froide : votre souffle chaud est à la fois chaud et humide, supportant pas mal d’eau, mais lorsqu’il touche l’air froid, il se refroidit et l’excès d’humidité est forcé de se condenser en un petit nuage.

Maintenant un peu plus de physique. Plus on s’élève dans l’atmosphère, plus la pression et la température baissent. La pression baisse parce qu’il y a moins d’air au-dessus de vous pour la provoquer, et la température baisse parce que c’est ce que font les gaz lorsque vous réduisez leur pression.

Maintenant, lions tout cela en imaginant une section transversale de l’atmosphère. Il y a de la vapeur d’eau, surtout là où c’est bas et chaud. En montant en altitude, la température et la pression diminuent, et si la vapeur d’eau est toujours là, l’humidité augmente nécessairement jusqu’à ce que l’air soit saturé et que l’excès de vapeur doive se condenser sous forme de nuage. Si la section transversale de l’atmosphère est uniforme sur une longue distance, il en sera de même pour les nuages. C’est pourquoi les bases des nuages sont si souvent plates : sur les échelles dont nous parlons (les quelques kilomètres de ciel qu’une personne peut voir depuis le sol), la température et la teneur en humidité sont assez uniformes, donc l’altitude à laquelle votre morceau d’air est saturé et fait un nuage est assez constante.

Maintenant, disons que dans notre section transversale, il n’arrive jamais un point où l’air est saturé. Nous avons une journée ensoleillée ! Mais comment créer des nuages lors d’une journée ensoleillée ? Si vous avez de l’humidité en bas (comme c’est souvent le cas, provenant du sol, des plantes, des lacs, etc.), vous pouvez prendre cet air humide et le soulever jusqu’à ce qu’il soit suffisamment froid pour créer un nuage. Un excellent moyen de soulever l’air par une journée ensoleillée est de le chauffer avec le soleil. Chaque parcelle de terre n’est pas chauffée au même rythme, il y a donc des points plus chauds et des points plus froids dans l’air au-dessus d’elle, et l’air chaud voudra s’élever par rapport à ses voisins froids, créant ainsi un thermique. Si vous pouviez le voir, il ressemblerait beaucoup à un nuage champignon miniature.

Alors que votre thermique s’élève dans votre section transversale d’air autrement uniforme, il commencera à se refroidir et finira par franchir cette altitude à laquelle il devient saturé, et vous aurez un joli fond de nuage plat. Mais votre thermique continue de s’élever, chaque morceau se condensant en nuage à cette même altitude. Un autre aspect amusant de la physique : lorsque la vapeur d’eau gazeuse se condense en liquide, elle dégage de la chaleur, le processus inverse de celui qui transforme l’eau liquide en gaz en ajoutant de la chaleur. Cette chaleur peut alimenter un peu plus votre petit thermique, en ajoutant beaucoup de petits morceaux de convection ici et là qui créent de petites bulles d’air ascendantes et descendantes, lui donnant une texture de « popcorn », et brassant l’air juste assez pour vous donner des turbulences si vous le traversez. (Montez le processus à 11 pour créer un orage !)