Hoe ontstaat een paddenstoelwolk bij een explosie?

De vorm van de wolk wordt veroorzaakt door Rayleigh-Taylor-instabiliteit. De door de explosie gevormde bal van warme lucht stijgt op en zuigt daarbij van de onderkant koelere lucht aan, deze vormt de kolom. Aan de buitenkant koelt de lucht weer af waardoor de buitenkant van de wolk omlaag beweegt terwijl de wolk verder stijgt. Dit gaat door totdat het punt is bereikt waarop de dichtheid van de wolk gelijk is aan die van de omringende lucht, hoewel hele grote wolken tot voorbij dit punt kunnen bewegen omdat ze een ballistische vlucht maken. Daarna verspreidt de bovenkant van de wolk zich horizontaal. Het geheel wordt zichtbaar gemaakt door waterdamp die tijdens het afkoelen condenseert en door de stijgende bal die behalve lucht ook stof en ander materiaal aanzuigt. Dit materiaal, dat in het geval van een nucleaire paddenstoelwolk ook radioactief stof bevat (fallout), valt uiteindelijk terug naar de aarde, maar kan zich door de horizontale beweging van de bovenkant van de wolk zich over duizenden vierkante kilometers verspreiden.