Los rayos son enormes descargas eléctricas atmosféricas que se producen entre las nubes, el aire y la superficie de la Tierra. Las nubes en la atmósfera están cargadas eléctricamente y esta carga puede ser positiva y negativa.
El propio aire en la atmósfera actúa como aislante de estas cargas, bien en las propias nubes o entre las nubes y el suelo. Sin embargo, cuando las cargas opuestas se acumulan en las nubes lo suficiente, esta capacidad aislante del aire se rompe y se produce una rápida descarga de electricidad que conocemos como rayo.
Esta descarga iguala las cargas entre las dos regiones de la atmósfera afectadas hasta que las cargas opuestas se vuelven a acumular para dar lugar a otro rayo.
La formación de un rayo es un proceso complicado. En general, sabemos qué condiciones se necesitan para producir un rayo, pero todavía hay debate sobre cómo una nube acumula cargas eléctricas y cómo se forman los rayos. Como decíamos unas líneas atrás la formación de un rayo comienza con la electrificación de las nubes, es decir con la acumulación de cargas positivas y negativas en estas.
El mecanismo es poco conocido, pero básicamente involucra la fricción entre partículas de hielo, gotas de agua y granizo -a las que los científicos conocen como graupel- liberando cargas y creando polaridades entre diferentes regiones con diferencias en el potencial eléctrico que van desde 100 millones a los 1000 millones de voltios.