Les nuages se forment par condensation de vapeur d'eau, c'est-à-dire par passage de l'eau qu'ils contiennent de l'état gazeux à l'état liquide. Mais dans quelles conditions cette vapeur d'eau peut-elle passer sous forme liquide, c'est-à-dire former des gouttelettes ?
Pour le comprendre, il faut savoir qu'une masse d'air ne peut contenir qu'une certaine quantité de vapeur d'eau, qui dépend de la température. Plus l'air est chaud, plus il peut être chargé en vapeur d'eau. Lorsqu'une masse d'air chaud saturée en vapeur d'eau se refroidit, une partie de l'eau qu'elle contient sous forme gazeuse va se condenser et former des gouttelettes.
Dans l'atmosphère, les nuages se forment donc par refroidissement d'une masse d'air humide. Ce refroidissement est provoqué soit par contact avec une surface plus froide, soit – le plus souvent – par soulèvement dans l'atmosphère. En prenant de l'altitude, une masse d'air voit en effet sa pression diminuer, ce qui la refroidit (la compression d'un gaz le réchauffe, la détente le refroidit).
Derrière la montagne, l'air se réchauffe en descendant. Si le nuage a perdu une partie de son humidité sous forme de précipitations, l'air se réchauffe plus en descendant qu'il ne s'est refroidi en montant. À altitude égale, il sera plus chaud sous le vent de la montagne qu'au vent. C'est l'effet de Foehn.