Apa Pământului trece în mod constant prin ciclul hidrologic. Mai multe procese naturale fac ca apa să schimbe stările de la solid la lichid în gaz. Când apa devine gaz, aceasta pătrunde în atmosferă într-unul din cele trei moduri diferite.
Când apa este încălzită până la punctul de fierbere, aceasta devine vapori de apă și intră în atmosferă. Energia din soare face ca apa să se încălzească și să se evapore. O cantitate mare de apă din nori din atmosferă provine din apa care s-a evaporat din ocean și, în cele din urmă, s-a condensat în atmosfera superioară. Cu toate acestea, apa se poate evapora și din sol și din alte suprafețe.
Aproximativ 10% din apa din atmosferă este rezultatul transpirației, un proces în care vaporii de apă sunt eliberați de frunzele plantelor, potrivit Studiului Geologic al SUA. Rădăcinile plantelor atrag apă din sol. O parte din această apă este eliberată în atmosferă sub formă de vapori atunci când deschiderile mici din frunze, numite stomate, se deschid în timpul fotosintezei.
Sublimarea implică trecerea apei de la starea sa solidă direct la starea sa gazoasă, fără o fază lichidă între ele. Gheața se transformă direct în vapori de apă la altitudini mari, unde umiditatea este relativ scăzută, vânturile uscate sunt prezente și soarele este abundent.