Wieso sind manche Wolken unten gerade / flach und nur oben wolkig?
Das hat etwas mit der Tragkraft der Luft für Wasser zu tun. Die Moleküle der Luft können mit ihrer Bewegung Wassermoleküle separiert in Schwebe halten. Man spricht von der Relativen Luftfeuchtigkeit, die irgendwo zwischen 0 und 100% liegt. Je wärmer und dichter die Luft, umso größer ist der Spielraum, der sich zwischen den 0 und 100% erstreckt.
Man nehme also den Inhalt eines Sees und lasse ihn verdampfen bzw. verdunsten. In der warmen Luft über dem See verteilt sich das Wasser in den Luftmolekülen und führt zu einer Relativen Luftfeuchte von 40%. Es könnte also eigentlich noch mehr Wasser reinpassen. Allerdings ist die Luft warm und steigt dadurch nach oben ohne voll beladen zu werden. Sie passiert einen Heißluftballon, der an diesem schönen Tag herumfährt, und ist dort aber bereits kühler. Die "Tragkraft" sinkt, und die Relative Luftfeuchtigkeit steigt auf 80%, obwohl so gesehen nicht ein Wassermolekül dazu gekommen ist.
An einem bestimmten Punkt ist die aufsteigende Luft soweit durch die Umgebungsluft abgekühlt, dass die Relative Luftfeuchte 100% erreicht. Ich habe den Punkt mal als Punktlinie in der Zeichnung dargestellt. Dieser Grenzbereich entsteht immer an dem Punkt an dem die Luft so kalt, und der Luftdruck so gering wird, dass die "Tragkraft" der Luft nicht mehr ausreicht das ganze Wasser zu tragen und zu separieren. Die Wassermoleküle finden also langsam wieder zusammen, und fangen an kleine Tröpfchen zu bilden, oder einfach als Dampf zwischen den Luftmolekülen zu wabern. Sie sind allerdings so klein, dass sie sich in den Luftströmungen und zwischen den Luftmolekülen in der Schwebe halten. Es entsteht die gerade Unterkante der Cumuluswolken, der sogenannten Quellwolken.
Gleichzeitig drängt aber von unten weitere warme und feuchte Luft nach. Wie Zahnpasta, die aus der Tube drängt, schiebt sich die warme und feuchte Luft nach oben, und kondensiert auch weiter oben. Immerhin gibt sie ja teilweise ihre "Last" ab, erreicht wieder eine Relative Luftfeuchte kleiner 100% und steigt weiter auf. Dort kühlt sie weiter ab, verliert wieder etwas Wasser, und steigt weiter auf. Das geht so lange weiter, bis entweder die Relative Luftfeuchte konstant kleiner 100% bleibt, oder von unten kein weiterer Schub nachkommt. Dann schwebt die Wolke erst einmal herum, bis sie durch Luftströmungen verändert, und von einer Quellwolke mit flachem Boden zu einer Quellwolke mit veränderlicher Unterseite wird.
Es kann allerdings sein, dass gerade an warmen Tagen, oder beim Zusammentreffen verschieden warmer Luftschichten, eine Cumuluswolke sich so weit aufwölbt bzw. aufquillt, dass sie oben an eine deutlich kältere Luftschicht stößt, und auch oben herum ein flache Seite bekommt. Diesmal, weil die Luft so kalt ist, dass die aufsteigende Luft sofort abgekühlt wird, und wieder absinkt. Teilweise so stark, dass dort aus den Aerosolen Hagel entsteht, und solange auf und absteigt, bis er als Hagelkorn zu Boden fällt.
Von Uli Feuermeister - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, File:Kumulonimbuswolke über Jena.JPG
Im obigen Bild sieht man direkt, wie die kalte Luft von oben so sehr gegen die aufsteigende Luft/Wolke drückt, dass sie sich wie an einer Glasdecke zu einem Nimbus (einem Heiligenschein) verteilt. Diese widerstreitenden Luftströme aus aufsteigender und absteigende Luft sowie die starken Temperaturunterschiede sind oft Auslöser für Regen, Sturm, Hagel und sogar Windhosen und Tornados. Die Reibung der Teilchen ist dabei so stark, dass sich statische Elektrizität aufbaut, die in Form von Blitzen entladen wird. Und das alles nur durch die unterschiedlichen Eigenschaften von Luftschichten, die eben auch den Wolken ihre flache Unterseite verpassen.