هناك عدة نظريات تعالج موضوع التساقط وكيفية حدوثه فالمعروف انه لا يكفي أن تتم عملية التكاثف ليحدث التساقط، فلابد من حدوث تطورات أخرى بعد ظهور الغيوم في السماء لتتم عملية التساقط. فالغيوم تتكون من قطرات ماء صغيرة أو بلورات ثلج صغيرة، ولان حجمها صغير جداً فان الهواء قادر على حملها لذلك تبقى معلقة في الهواء. لكي تسقط هذه القطرات من الماء أو ذرات الثلج، لا بد أن يكبر حجمها إلى الحجم الذي لا يستطيع الهواء أن يحمله. كيف يكبر حجم هذه الذرات؟ هذا هو السؤال التي تحاول النظريات الإجابة علية. فقد ظهرت نظريتان تعالجان كيفية كبر حجم قطرات الماء أو الثلج داخل الغيمة لكي تتمكن من السقوط. والنظريات تعالج التساقط من الغيوم الباردة والغيوم الدافئة.

1- نظرية بيرجرن - فنديسون Bergeron - Findeison Theory

تعالج هذه النظرية نمو حبات أو رقائق الثلج في الغيمة، حيث تعالج النظرية التساقط من الغيوم الباردة فقط. فتشترط النظرية للتساقط من الغيوم أن تكون هناك دائماً رقائق ثلج إلى جنب قطيرات الماء، أي بدون وجود رقائق الثلج فلا تساقط ينتج من الغيوم. وتعتمد النظرية التي أوجدها بيرجرن فنديسون على حقيقة اختلاف ضغط بخار الماء في الهواء فوق الأسطح الجليدية والأسطح المائية. فالمعروف إن ضغط بخار الماء فوق الأسطح المائية أكبر منة فوق الأسطح الجليدية، يعني إن الهواء فوق الأسطح الجليدية يصل إلى حالة الإشباع ومن ثم التكاثف أسرع مما يكون الحال فوق الماء. فلو وجد في غيمة شرائح ثلج وقطيرات ماء متجاورة، فان الهواء المحيط بقطيرة الماء اقل إشباعا من الهواء المحيط بشريحة الثلج. لذلك يحصل تبخر في قطرة الماء ليتحول بسرعة للتكاثف فوق شريحة الثلج. شريحة الثلج هنا تقوم بعملين في آن واحد، فهي تعمل عمل نوويات التكاثف فتجذب البخار الناتج من تبخر قطرة الماء، كما إنها تصبح نقطة تجميع لهذا البخار لان ضغط بخار الماء في الهواء المحيط بها اقل من ضغط بخار الماء في الهواء المحيط بقطرة الماء. ولابد من ملاحظة إن البخار المتسامي على الشريحة الثلجية سيطلق حرارة كامنة تسرع من تبخير قطرات الماء وهكذا. بهذه الطريقة ينمو حجم شريحة الثلج، وإذا وصلت إلى حجم لا يستطيع الهواء حمله عندها تبدأ بالتساقط. وعند التساقط داخل الغيمة، فان حجم الشريحة سيعتمد على سمك الغيمة. فالغيمة السميكة تسمح للشريحة المتساقطة أن يكبر حجمها بالاصطدام بالشرائح الأخرى أو قطرات الماء فتنمو. وإذا كانت الغيمة رقيقة فان الشرائح ستكون رقيقة كذلك. ان انتقال البخار للتسامي فوق شريحة الثلج يكون أكثر فعالية بين درجتي حرارة - 15 إلى - 25 م. كما إن شكل التساقط بعد كبر حجم شريحة الثلج سوف يعتمد على درجة حرارة الهواء أسفل الغيمة، وعلى نوع التيارات الهوائية داخل الغيمة. فإذا كانت درجة حرارة الهواء أسفل الغيمة أكثر من الصفر المئوي فإنها ستذوب لتصل إلى سطح الأرض على شكل مطر. كما إن التيارات الهوائية إذا وجدت داخل الغيمة فان الشرائح ستتحول إلى حبات برد صلبه لان التيارات سترفع وتخفض الشريحة الثلجية عدة مرات داخل الغيمة مما يؤدي إلى تصلبها ونموها بشكل كروي.

إن عملية الاستمطار تعتمد هذه النظرية، حيث إن الاستمطار من الغيوم يعتمد على تكبير حجم قطرة الماء أو شريحة الثلج لتصل إلى حجم لا يستطيع الهواء حملة فتسقط. لذلك يتم نشر يوديد الفضة في الغيوم التي يراد استمطارها ليعمل عمل شرائح الثلج داخل الغيمة فيجذب إليه المتبخر من قطرات الماء داخل الغيمة. كما يمكن استخدام الثلج المبروش لينشر داخل الغيمة ليؤدي العمل نفسه.

إن عملية الاستمطار تبحث عن الغيوم التي يكون هواءها فوق مبرد وتنقصه آلية تكبير حجم رقيقة الثلج أو قطرة الماء. لاقت هذه النظرية قبولاً ومعارضة، فالقبول إنها أعطت تفسيراً جيداً ومقنعاً لعملية التساقط، إما المعارضة فإنها لم تستطع أن تفسر السقوط من الغيوم الدافئة التي لا تصل درجة حرارة قممها إلى الصفر المئوي وبذلك تفتقد إلى وجود شرائح الثلج التي هي أساسية لكبر حجم الشرائح الأخرى. فالغيوم في العروض المدارية نادراً ما تصل في قممها إلى الانجماد ومع ذلك يسقط منها مطراً غزيراً. كما إن غيوم العروض الوسطى في الصيف من النادر أن تصل إلى درجة الانجماد، ومع ذلك فهي ممطرة. لذلك كان لابد من ظهور نظرية أخرى تفسر التساقط من الغيوم الدافئة.

2- نظرية التصادم والالتحام Collision and Coalescence Theory

ظهرت هذه النظرية بعد نظرية بيرجرن حيث كان من الضروري إيجاد تفسير لعملية تساقط الأمطار من الغيوم الدافئة (غيوم الصيف وغيوم العروض المدارية). تعتمد هذه النظرية على مبدأ التصادم مما يؤدي إلى الالتحام بين قطرات الماء الموجودة داخل الغيمة. فقطرات الماء المكونة للغيمة ليست ساكنة بل هي متحركة، فإذا كان الهواء داخل الغيمة مستقراً فان قطرات الماء فيها تتحرك نحو الأسفل ببطء شديد بفعل تأثير الجاذبية. إما إذا وجدت تيارات هوائية داخل الغيمة فان حركة قطرات الماء تكون أسرع ولكن باتجاهات مختلفة. حركة قطيرات الماء سواء أكانت بطيئة أو سريعة سيؤدي إلى تصادمها ثم التحامها مع قطرات أخرى موجودة داخل الغيمة، مما يؤدي إلى نموها وكبر حجمها فتصل إلى حجم لا يستطيع الهواء حمله فتبدأ بالسقوط. تنتقد هذه النظرية من جانب إن قطرة الماء الساقطة سيصاحبها تيار هوائي قد يؤدي إلى طرد القطيرات الصغيرة الأخرى فيمنع عملية التصادم والالتحام. لذلك إتمام عملية الالتحام عملية غير مفهومة تماماً. وهناك من يقول إن التيار الهوائي المصاحب لسقوط قطرة الماء ليس عنيفاً ليمنع عملية الالتحام شكل السقوط من هذه الغيوم يعتمد كذلك على سمك الغيوم وعلى طبيعة الهواء أسفل الغيوم. فإذا تصادف وجود طبقة هوائية جافة فان قطرات المطر الساقطة ستتبخر وقد لا تصل إلى سطح الأرض. إما إذا تصادف وجود طبقة هوائية باردة فان قطرات المطر ستتجمد وتسقط على شكل مطر جليدي. إذا كانت الغيمة سميكة فان قطرات الماء الساقطة ستكون كبيرة، إما إذا كانت الغيمة رقيقة فسيكون على شكل رذاذ. إما إذا كانت دوامات هوائية في الغيمة فان البرد سيصاحب سقوط الأمطار.