แมมมาตัส (เรียกอีกอย่างว่าแมมมา^{[ 1 ]}หรือ แมมมาโตคิวมูลัส ซึ่งหมาย ถึง "เมฆเต้านม") เป็นรูปแบบเซลล์ของถุงที่ห้อยอยู่ใต้ฐานของเมฆโดยทั่วไปจะ เป็นเมฆฝน คิวมูลอนิมบัส แม้ว่าอาจจะติดอยู่กับเมฆประเภทอื่น ๆ ก็ได้ ชื่อแมมมาตัสมาจากภาษาละตินแมมมา (ซึ่งหมายถึง " เต้านม " หรือ " หน้าอก ")

ตามข้อมูลจากWMO International Cloud Atlasเมฆแมมมาเป็นลักษณะเสริมของเมฆ ไม่ใช่สกุล ชนิด หรือสายพันธุ์ของเมฆ ด้านล่างที่เป็น "ก้อน" ที่โดดเด่นนั้นเกิดจากการที่อากาศเย็นจมลง ทำให้เกิดช่องว่างที่แตกต่างจากกลุ่มเมฆที่ลอยขึ้นซึ่งเกิดจากการพาความร้อนของอากาศอุ่น การก่อตัวเหล่านี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกในปี 1894 โดยWilliam Clement Ley ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

เมฆแมมมาตัสส่วนใหญ่มักเกี่ยวข้องกับเมฆรูปทั่งและพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรง มักจะแผ่ขยายออกมาจากฐานของเมฆคิวมูลอนิมบัสแต่ก็อาจพบได้ใต้ เมฆ อัลโตสเตรตัสและ เมฆ เซอร์รัสรวมถึงเมฆเถ้าภูเขาไฟด้วย^{[ 4 ​​]}เมื่อเกิดขึ้นในเมฆคิวมูลอนิมบัส เมฆแมมมาตัสมักบ่งชี้ถึงพายุที่รุนแรงเป็นพิเศษ เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่มีการเฉือนอย่างรุนแรงซึ่งเมฆแมม มาตัสก่อตัวขึ้น นักบินจึงควรระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งในการหลีกเลี่ยงเมฆคิวมูลอนิ ม บัสที่มีเมฆแมมมาตัส เนื่องจากบ่งชี้ถึงความปั่นป่วนที่เกิดจากการพาความร้อน^{[ 5 ]}ร่องรอยไอควบแน่นอาจก่อให้เกิดกลีบได้เช่นกัน แต่เรียกอย่างไม่ถูกต้องว่าเมฆแมมมาตัส^{[ 1 ]}

แมมมาตัสอาจปรากฏเป็นกลีบเรียบ ขรุขระ หรือเป็นก้อน และอาจทึบแสงหรือโปร่งแสง เนื่องจากแมมมาตัสเกิดขึ้นเป็นกลุ่มของกลีบ ลักษณะการรวมกลุ่มจึงแตกต่างกันไป ตั้งแต่กลุ่มที่แยกเดี่ยวไปจนถึงทุ่งแมมมาที่แผ่กระจายไปหลายร้อยกิโลเมตร หรือเรียงตัวเป็นเส้นตรง และอาจประกอบด้วยกลีบที่มีขนาดไม่เท่ากันหรือใกล้เคียงกันก็ได้ กลีบแมมมาตัสแต่ละกลีบมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย1–3กิโลเมตร (0.6–1.9 ไมล์)และความยาวเฉลี่ย1/2กิโลเมตร (0.3 ไมล์ )กลีบหนึ่งสามารถคงอยู่ได้เฉลี่ย 10 นาที แต่กลุ่มแมมมาตัสทั้งหมดอาจอยู่ได้ตั้งแต่ 15 นาทีถึงสองสามชั่วโมง โดยปกติแล้วจะประกอบด้วยน้ำแข็ง แต่ก็อาจเป็นส่วนผสมของน้ำแข็งและน้ำ หรือประกอบด้วยน้ำเกือบทั้งหมดก็ได้  

เมฆแมมมาตัสมีลักษณะที่ดูน่ากลัว และมักเป็นลางบอกเหตุของพายุหรือระบบสภาพอากาศรุนแรงที่กำลังจะมาถึง โดยทั่วไปแล้วเมฆชนิดนี้ประกอบด้วยน้ำแข็งเป็นหลัก สามารถแผ่ขยายออกไปได้หลายร้อยไมล์ในแต่ละทิศทาง และแต่ละกลุ่มเมฆสามารถคงสภาพนิ่งให้เห็นได้นานสิบถึงสิบห้านาที มักปรากฏขึ้นในช่วงก่อนหรือแม้กระทั่งหลังสภาพอากาศรุนแรง

การมีอยู่ของเมฆแมมมาตัสหลายประเภทที่แตกต่างกัน โดยแต่ละประเภทมีคุณสมบัติเฉพาะและเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดสมมติฐานมากมายเกี่ยวกับการก่อตัวของเมฆเหล่านี้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับเมฆรูปแบบอื่นๆ ด้วย^{[ 4 ​​] [ 6 ]}

แนวโน้มด้านสิ่งแวดล้อมประการหนึ่งที่พบได้ในกลไกการก่อตัวของเมฆแมมมาตัสทุกแบบคือการเปลี่ยนแปลง อย่างรวดเร็ว ของอุณหภูมิ ความชื้น และโมเมนตัม ( แรงเฉือนลม ) บริเวณขอบเขตระหว่างเมฆทั่งและชั้นอากาศใต้เมฆ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อปฏิสัมพันธ์ภายในนั้น กลไกที่เสนอมีดังต่อไปนี้ โดยแต่ละกลไกจะอธิบายถึงข้อจำกัดของมัน:

• ส่วนยอดของเมฆคิวมูลอนิมบัสจะค่อยๆ ยุบตัวลงขณะที่มันแผ่ขยายออกไปจากเมฆต้นกำเนิด เมื่ออากาศยุบตัวลง อากาศก็จะอุ่นขึ้น อย่างไรก็ตาม อากาศในเมฆจะอุ่นขึ้นช้ากว่า (ที่อัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติก ชื้น ) กว่าอากาศแห้งใต้เมฆ (ที่อัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติกแห้ง ) เนื่องจากการอุ่นขึ้นที่แตกต่างกัน ชั้นเมฆ/ใต้เมฆจึงไม่เสถียรและ อาจเกิดการพลิกกลับ ของกระแสลมทำให้ฐานเมฆมีลักษณะเป็นก้อนๆ ปัญหาของทฤษฎีนี้คือ มีการสังเกตการณ์เกี่ยวกับส่วนยอดของเมฆแมมมาตัสที่ไม่สนับสนุนการยุบตัวอย่างรุนแรงในส่วนยอดเหล่านั้น และเป็นการยากที่จะแยกกระบวนการตกของหยาดน้ำฟ้าและการยุบตัวของฐานเมฆ ทำให้ไม่ชัดเจนว่ากระบวนการใดกำลังเกิดขึ้น
• การเย็นตัวลงเนื่องจาก การตกของ อนุภาคไฮโดรมีเทอร์เป็นกลไกการก่อตัวแบบที่สองที่เสนอไว้ เมื่ออนุภาคไฮโดรมีเทอร์ตกลงสู่ชั้นอากาศแห้งใต้เมฆ อากาศที่บรรจุอนุภาคเหล่า นั้น จะเย็นลงเนื่องจากการระเหยหรือการระเหิดเมื่อเย็นกว่าอากาศโดยรอบและไม่เสถียร อนุภาคเหล่านั้นจึงตกลงมาจนกระทั่งอยู่ในสมดุลสถิต ณ จุดนั้น แรงดึงกลับจะทำให้ขอบของการตกของอนุภาคโค้งงอขึ้น ทำให้เกิดลักษณะเป็นแฉก ปัญหาหนึ่งของทฤษฎีนี้คือ การสังเกตการณ์แสดงให้เห็นว่าการระเหยที่ฐานเมฆไม่ได้ทำให้เกิดเมฆรูปแมมมาตัสเสมอไป กลไกนี้อาจเป็นสาเหตุในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา แต่กระบวนการอื่นๆ (โดยเฉพาะกระบวนการที่ 1 ข้างต้น) อาจเข้ามามีบทบาทเมื่อแฉกเหล่านั้นก่อตัวและเจริญเติบโตเต็มที่
• อาจเกิดความไม่เสถียรที่ฐานเมฆเนื่องจากการละลายได้เช่นกัน หากฐานเมฆอยู่ใกล้เส้นเยือกแข็ง การเย็นตัวของอากาศโดยรอบที่เกิดจากการละลายอาจนำไปสู่การพลิกกลับของกระแสลมแบบพาความร้อน เช่นเดียวกับกระบวนการข้างต้น อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมทางอุณหภูมิที่เข้มงวดเช่นนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป
• กระบวนการข้างต้นอาศัยการทำให้ชั้นใต้เมฆไม่เสถียรเนื่องจากผลกระทบของความร้อนแบบอะเดียแบติกหรือ ความร้อนแฝง หากไม่นับรวมผลกระทบ ทางอุณหพลศาสตร์ของการตกของหยาดน้ำฟ้า กลไกอีกอย่างหนึ่งเสนอว่าพลวัตของการตกเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะสร้างลักษณะเป็นแฉกได้ ความไม่สม่ำเสมอของมวลหยาดน้ำฟ้าตามฐานเมฆอาจทำให้การตกลงมาไม่สม่ำเสมอตามฐาน แรงเสียดทานและโครงสร้างคล้ายกระแสน้ำวนที่เกี่ยวข้องทำให้เกิดลักษณะเป็นแฉกของการตก ข้อเสียหลักของทฤษฎีนี้คือความเร็วในแนวดิ่งในแฉกนั้นมากกว่าความเร็วในการตกของหยาดน้ำฟ้าภายในแฉก ดังนั้นจึงควรมีแรงผลักลงทางพลวัตด้วยเช่นกัน
• อีกวิธีหนึ่งซึ่งเสนอโดยKerry Emanuel เป็นครั้งแรก เรียกว่า ความไม่เสถียรจากการแยก ตัวของฐานเมฆ (Cloud-Base Detrainment Instability หรือ CDI) ซึ่งทำงานคล้ายกับการผสมอากาศที่ ยอดเมฆแบบพาความร้อน ใน CDI อากาศที่มีเมฆจะผสมเข้ากับอากาศแห้งใต้เมฆแทนที่จะตกลงไปในนั้น ชั้นเมฆจะเกิดความไม่เสถียรเนื่องจากการเย็นตัวจากการระเหยและเกิดเป็นเมฆแมมมาตัสขึ้น

• 

  เมฆมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางความร้อนเนื่องจากผลกระทบจากการแผ่รังสีขณะที่มันก่อตัวขึ้น มีแนวคิดอยู่สองประการเกี่ยวกับวิธีการที่รังสีสามารถทำให้เกิดเมฆแมมมาตัสได้ แนวคิดหนึ่งคือ เนื่องจากเมฆเย็นตัวลงจากการแผ่รังสี ( กฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์ ) อย่างมีประสิทธิภาพมากที่ส่วนบนของเมฆ กลุ่มเมฆเย็นที่ มีความหนาแน่น เป็นลบสามารถแทรกซึมลงมาผ่านชั้นเมฆทั้งหมดและปรากฏเป็นเมฆแมมมาตัสที่ฐานเมฆ อีกแนวคิดหนึ่งคือ เมื่อฐานเมฆอุ่นขึ้นเนื่องจากความร้อนจากการแผ่รังสีคลื่นยาวจากพื้นผิวโลก ฐานเมฆจะเสียเสถียรภาพและพลิกกลับ วิธีนี้ใช้ได้เฉพาะกับ เมฆ ที่มีความหนาแน่นทางแสงสูง เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติของเมฆทั่งคือมันประกอบด้วยน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นจึงมีความหนาแน่นทางแสงค่อนข้างต่ำ
• มีการเสนอว่า คลื่นแรงโน้มถ่วงเป็นกลไกการก่อตัวของเมฆแมมมาตัสที่มีการจัดเรียงเป็นเส้นตรง อันที่จริง มีการสังเกตรูปแบบคลื่นในสภาพแวดล้อมของเมฆแมมมาตัส แต่ส่วนใหญ่เกิดจากการสร้างคลื่นแรงโน้มถ่วงเพื่อตอบสนองต่อกระแสลมขึ้นที่พัดกระทบกับชั้นโทรโปสเฟียร์และแผ่กระจายออกไปในรูปแบบคลื่นทั่วทั้งแอนวิล ดังนั้น วิธีนี้จึงไม่สามารถอธิบายความแพร่หลายของเมฆแมมมาตัสในส่วนหนึ่งของแอนวิลเมื่อเทียบกับอีกส่วนหนึ่งได้ ยิ่งไปกว่านั้น มาตราส่วนเวลาและขนาดของคลื่นแรงโน้มถ่วงและเมฆแมมมาตัสไม่ตรงกันทั้งหมด ขบวนคลื่นแรงโน้มถ่วงอาจเป็นตัวจัดระเบียบเมฆแมมมาตัสมากกว่าที่จะเป็นตัวก่อตัว^{[ 7 ]}
• ความไม่เสถียรของเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์ (K–H)เกิดขึ้นได้ทั่วไปตามขอบเมฆ และส่งผลให้เกิดการยื่นออกมาคล้ายคลื่น (เรียกว่าคลื่นเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์) จากขอบเมฆ เมฆแมมมาตัสไม่ได้อยู่ในรูปของคลื่น KH ดังนั้นจึงมีการเสนอว่าความไม่เสถียรนี้สามารถกระตุ้นการก่อตัวของส่วนที่ยื่นออกมาได้ แต่กระบวนการอื่นจะต้องทำให้ส่วนที่ยื่นออกมานั้นกลายเป็นกลีบ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียหลักของทฤษฎีนี้คือ ความไม่เสถียรของ KH เกิดขึ้นใน สภาพแวดล้อม ที่มีการแบ่งชั้น อย่างเสถียร และสภาพแวดล้อมของเมฆแมมมาตัสมักจะมีความปั่นป่วนอยู่ บ้าง
• ความไม่เสถียรของเรย์ลีห์-เทย์เลอร์คือชื่อที่ใช้เรียกความไม่เสถียรที่เกิดขึ้นระหว่างของเหลวสองชนิดที่มีความหนาแน่นต่างกัน เมื่อของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่าอยู่ด้านบนของของเหลวที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ตามแนวรอยต่อระหว่างฐานเมฆและใต้เมฆ อากาศที่มีความหนาแน่นมากกว่าและเต็มไปด้วยหยดน้ำฝนอาจทำให้เกิดการผสมกับอากาศใต้เมฆที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า การผสมนี้จะก่อให้เกิดเมฆแมมมาตัส ปัญหาทางกายภาพของวิธีการที่เสนอมานี้คือ ความไม่เสถียรที่เกิดขึ้นตามแนวรอยต่อแบบคงที่นั้น ไม่จำเป็นต้องนำไปใช้กับรอยต่อระหว่างกระแสลมในบรรยากาศ สอง กระแสที่มีการเฉือนได้เสมอไป
• กลไกการก่อตัวที่เสนอสุดท้ายคือ เมฆแมมมาตัสเกิดจาก การพาความร้อน แบบเรย์ลี-เบนาร์ (Rayleigh–Bénard convection ) ซึ่งความร้อนที่แตกต่างกัน (ด้านบนเย็นลงและด้านล่างร้อนขึ้น) ทำให้เกิดการพลิกกลับของการพาความร้อน อย่างไรก็ตาม ในกรณีของเมฆแมมมาตัสนี้ ฐานของเมฆจะเย็นลงด้วยกลไกทางอุณหพลศาสตร์ที่กล่าวมาข้างต้น เมื่อฐานของเมฆลดระดับลง มันจะเกิดขึ้นในระดับของกลีบเมฆแมมมาตัส ในขณะที่บริเวณใกล้เคียงกับกลีบเมฆ จะมีการยกตัวขึ้นเพื่อชดเชย วิธีนี้ไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้องตามหลักการสังเกตการณ์และโดยทั่วไปถือว่าไม่มีสาระสำคัญ

กลไกการก่อตัวที่เสนอมากมายนี้แสดงให้เห็นอย่างน้อยที่สุดว่าเมฆแมมมาตัสยังไม่เป็นที่เข้าใจโดยทั่วไป^{[ 1 ] [ 8 ]}

• วิดีโอไทม์แลปส์การก่อตัวของเมฆแมมมาตัส
• เมฆแมมมาตัสปกคลุมเหนือเมืองเฮสติงส์ รัฐเนแบรสกา
• เมฆแมมมาตัส โครงสร้างคล้ายถุงที่หย่อนคล้อย
• ภาพดาราศาสตร์ประจำวันจาก NASA: เมฆแมมมาตัสเหนือประเทศเม็กซิโก (30 ธันวาคม 2550)
• เมฆแมมมาตัสเหนือเมืองเซนต์อัลบันส์ มณฑลเฮิร์ตฟอร์ดเชียร์ สหราชอาณาจักร เมื่อวันที่ 12 สิงหาคม 2551จากเว็บไซต์ข่าวบีบีซี 21 สิงหาคม 2551