O ar circundante superaquece a mais de 18.000 graus Fahrenheit, expande-se rapidamente e produz fortes ondas sonoras conhecidas como trovão, quando a energia elétrica do relâmpago é descarregada na atmosfera da Terra. A maior parte da energia do relâmpago é na forma de calor que se dissipa rapidamente no ar mais frio. Antes da queda de um raio, a capacidade de isolamento do ar é quebrada e a atmosfera carregada negativamente produz raios poderosos.
O flash de um raio equaliza temporariamente as cargas na atmosfera até que as partículas de água acumulem cargas negativas de elétrons novamente. Cargas negativas se acumulam nas nuvens devido a gotículas de água e cristais de gelo se esfregando para produzir cargas negativas. O solo está carregado positivamente e a atmosfera produz raios para equilibrar as cargas.
Os cientistas mediram repetidamente as propriedades físicas dos raios. O fenômeno varia em temperatura de 18.000 a 70.000 graus Fahrenheit. Um único relâmpago tem geralmente entre 1 e 2 polegadas de largura e contém entre 100 milhões e 1 bilhão de volts de eletricidade. A cor da descarga depende do ambiente circundante, mas os flashes são normalmente brancos ou azul-esbranquiçados. A onda de choque produzida pelo raio acelera para fora mais rápido do que a velocidade do som para 30 pés ao redor do parafuso. O som então fica lento o suficiente para ser ouvido pelos humanos como um trovão.
