A água da Terra está em constante transição ao longo do ciclo hidrológico. Vários processos naturais fazem com que a água mude de estado de sólido para líquido para gasoso. Quando a água se torna um gás, ela entra na atmosfera de uma das três maneiras diferentes.
Quando a água é aquecida até o ponto de ebulição, ela se torna vapor d'água e entra na atmosfera. A energia do sol faz com que a água aqueça e evapore. Uma grande quantidade de água nas nuvens na atmosfera vem da água que evaporou do oceano e acabou condensando na alta atmosfera. No entanto, a água pode evaporar do solo e de outras superfícies também.
Cerca de 10% da água na atmosfera é resultado da transpiração, processo em que o vapor d'água é liberado pelas folhas das plantas, segundo o U.S. Geological Survey. As raízes das plantas retiram água do solo. Parte dessa água é liberada na atmosfera como vapor quando pequenas aberturas nas folhas, chamadas estômatos, se abrem durante a fotossíntese.
A sublimação envolve a transição da água do estado sólido diretamente para o estado gasoso, sem uma fase líquida no meio. O gelo normalmente se transforma diretamente em vapor d'água em grandes altitudes, onde a umidade é relativamente baixa, ventos secos estão presentes e o sol é abundante.