In großen Teilen der Troposphäre liegt die Temperatur unter dem Gefrierpunkt, so daß sich in den Wolken Eiskristalle bilden.
Früher nahm man an, daß zu den Kondensationskernen auch Sublimationskerne in der Luft gibt, auf denen der Wassedampf sich sofort als Eis ansetzt (Sublimation).
Heute weiß man, daß zunächst Wassertröpfchen in den Wolken vorhanden sein müssen, die unterhalb 0°C gefrieren und auf diese Weise Eiskerne darstellen.
Auf ihnen schlägt sich dann der Wasserdampf direkt als Eis nieder, d.h. er überspringt die flüssige Phase.
Das Gefrieren der Wassertröpfchen erfolgt nicht schlagartig unter 0°C.
Wolkentröpfchen sind vielfach wäßrige Lösungen. Das in der Atmosphäre auch unter 0°C noch Wassertröpfchen vorhanden sind.
Man spricht von unterkühltem Wasser.
Im allgemeinen lassen sich nach dem Verhältnis von unterkühltem Wassertropfen zu Eiskristallen 4 Temperaturintervalle unterscheiden:
0°C bis -12°C: unterkühlte Wassertropfen überwiegen,
-13°C bis -20°C: Wassertropfen und Eiskristalle sind gleich häufig,
- 20°C bis -40°C: Eiskristalle überwiegen,
unter -40°C: treten nur Eiskristalle auf.
Die bei Eiskristallen aufgebauten Formen wiesen eine große Vielfalt auf und reichen von einfachen hexagonalen Plättchen und Prismen bis zu den impliziertesten Schneesternen.
Ihre Ausprägung hängt vom Grad der Wasserdampfübersättigung bezogen auf Eis, v.a. aber von der Temperatur ab, bei der sie sich bilden.
Eiskristalle und Enstehungstemperatur:
0 bis -3°C dünne Plättchen
-3 bis -5°C Nadeln
-5 bis -8°C Prismen
- 8 bis -12°C hexagonale Plättchen
-12 bis -16°C denkritische Sterne
-16 bis -25°C Plättchen
- 25 bis - 50°C Prismen