น้ำของโลกมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาผ่านวัฏจักรอุทกวิทยา กระบวนการทางธรรมชาติหลายอย่างทำให้น้ำเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวเป็นก๊าซ เมื่อน้ำกลายเป็นก๊าซ น้ำจะเข้าสู่บรรยากาศด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสามวิธีที่แตกต่างกัน
เมื่อน้ำร้อนถึงจุดเดือด มันจะกลายเป็นไอน้ำและเข้าสู่บรรยากาศ พลังงานจากดวงอาทิตย์ทำให้น้ำอุ่นและระเหยกลายเป็นไอ น้ำจำนวนมากในเมฆในชั้นบรรยากาศมาจากน้ำที่ระเหยออกจากมหาสมุทรและควบแน่นในชั้นบรรยากาศชั้นบน อย่างไรก็ตาม น้ำสามารถระเหยจากดินและพื้นผิวอื่นๆ ได้เช่นกัน
น้ำในบรรยากาศประมาณ 10% เป็นผลมาจากการคายน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไอน้ำถูกปล่อยออกมาจากใบพืช ตามการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา รากพืชดึงน้ำจากดิน น้ำบางส่วนถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในรูปไอ เมื่อเปิดช่องเล็กๆ ในใบ เรียกว่า ปากใบ เปิดระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง
การระเหิดเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของน้ำจากสถานะของแข็งเป็นสถานะก๊าซโดยตรง โดยไม่มีเฟสของเหลวในระหว่างนั้น โดยทั่วไป น้ำแข็งจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำโดยตรงที่ระดับความสูง ซึ่งมีความชื้นค่อนข้างต่ำ มีลมแห้ง และมีแสงแดดมาก