O relâmpago se forma quando cargas opostas entre uma nuvem e o solo ou entre duas nuvens se desenvolvem. As cargas devem ser grandes o suficiente para superar a resistência do ar e criar uma faísca de relâmpago visível. Um único raio pode atingir até 100 milhões de volts e gerar temperaturas cinco vezes mais altas do que a superfície do sol.
Quando as nuvens de tempestade se formam a partir de um diferencial de quente e frio, faz com que as moléculas de vapor de água se esfreguem contra os cristais de gelo, separando elétrons que se fixam em alguns outros átomos, criando carga elétrica. A parte inferior de uma nuvem está carregada negativamente com elétrons. A força repelente atinge o solo e o torna carregado positivamente. Essas cargas positivas são atraídas para os pontos mais altos possíveis. Flâmulas de partículas gradualmente fazem seu caminho entre a nuvem e o solo e, quando se encontram, a resolução da carga é instantânea. O clarão de um relâmpago é o resultado da energia liberada quando as moléculas de ar são submetidas a um colapso elétrico. O caos do movimento das partículas no nível subatômico dá ao relâmpago suas bifurcações e ramos característicos; a eletricidade não está seguindo um caminho reto. O enorme aquecimento do ar faz com que ele se expanda rapidamente, criando um estrondo sônico conhecido como trovão.
