降水過程
空気中の水蒸気が凝結し微小な水滴を形成し続ける過程を凝結過程(ぎょうけつかてい、condensation process)、凝結成長といい、水蒸気の分子が周囲のたくさんの水滴へと拡散し水滴が大きくなっていくことから拡散過程(かくさんかてい、spreading process)、拡散成長ともいう。
球の体積は4/3πr、表面積は4πrであり、半径が2倍になるためには表面積は4倍、体積は8倍にならなければならない。体積の増加割合に対して水蒸気分子が入り込む表面積の増加割合が小さいため、過飽和度が変わらないと仮定すれば、水滴が大きくなるにつれて、半径の増加が遅くなる。
例えば-10 °C・湿度100.25%一定として凝結成長を計算すると、1 マイクロメートル(μm)の水滴は10分間で半径が20倍になるが、10 μmでは2.25倍、100 μmでは1.02倍にしかならない。1 μmから100 μmになるまでに約3時間、1 ミリメートル(mm) = 1000 μmになるまでに約2週間かかる計算になる。雨粒はおよそ2 mmくらいなので、凝結だけでは雨粒になるまでに長い時間を要する。
更に、小さな水滴ほど速く成長するため、はじめ差があった雲粒の大きさが次第に揃ってくることになる。ただし、たいていは大きさが揃う前に併合過程による成長が顕著になり、再び差が出てくる。