面之间存在一个电场，晴天时在地面附件的电场强度为120V/m，在电场的作用下产生电流，根据观测和计算表明，该放电电流强度为大约为1800A，如果长期如此，电离层与地面之间的电荷将很快放电完毕。然而事实上，它们之间大致长期保持恒定的电量和电压，这主要由于雷暴的形成和雷击作用，把正电荷从大地送回到电离层，起到对电离的正电荷充电作用。根据卫星观测资料及电学观测资料估计，在任何时刻，全球表面上连续发生着大约1000个雷暴，从而使电离层与大地之间的电场保持平衡。 1.2.3 尖端放电与雷击
由物理学可知，通常物体内部的正电荷和负电荷是相等的，所以整体不显示带电现象，当某一物体所具有的正、负电荷不相等时，这个物体就显示带电的特性，当物体内部的正电荷多于负电荷，物体带正电，反之带负电。由于电荷都有异性相吸、同性相斥的特性，所以带电物体中的同性电荷总是受到互相排斥的电场力作用。以带尖锋的金属球为例，假如金属球带上负电（同理也可以解释带上正电），由于电荷同性相斥的作用，电子总是分布到金属球的最外层表面，并且有“逃离”金属球表面的趋势。球尖锋部分的电子受到同性电荷往外排斥力最强，故最容易被排斥离开金属球，这就是通常说的“尖端放电”。此外当带电物体周围的空气越潮湿或带有与带电体相反电荷的离子时，带电体也越易放电。
当天空中有雷云的时候，因雷云带有大量电荷，由于静电感应作用，雷云下方的地面和地面上的物体都带上与雷云相反的电荷。雷云与其下方的地面就成为一个已充电的电容器，当雷云与地面之间的电压高到一定的时候，地面上突出的物体会放电，同时，天空带电的雷云在电场的作用下，少数带电的云粒（或水成物）也向地面靠拢，这些少数带电微粒的靠拢，叫做先驱注流，又叫电流先导。先驱注流的延续将形成电离的微弱导通，这一阶段称为先驱放电。
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开始产生的先驱放电是不连续的，是一个一个脉冲的相继向前发展，发展的平均速度为105～106m/s，各脉冲间隔约30～90us，每阶段推进约50 m。先驱放电常常表现为分枝状，这是由于放电是沿着空气电离最强、最容易导电的路径发展的。这些分枝状的先驱放电通常只有一条放电分支达到大地。当先驱放电到达大地，或与大地放电迎面会合以后，就开始主放电阶段，这就是雷击。在主放电中雷云与大地之间所聚集的大量电荷，通过先驱放电所开辟的狭小电离通道发生猛烈的电荷中和，放出能量，以至发出强烈的闪光和震耳的轰鸣。在雷击中，雷击点有巨大的电流流过。大多数雷电流峰值为几十KA，也有少数上百KA以至几百KA的。雷电流峰值的大小与土壤电阻率的大小成减函数关系，即土壤电阻率高，则雷电流峰值小；土壤电阻率低，、则雷电流峰值大。雷电流大多数是重复的，通常一次雷电包括3～4次放电。重复放电都是沿着第一次放电通路发展的。雷电之所以重复发生，是由于雷云非常之大，它各部分密度不完全相同，导电性能也不一样，所以它所包含的电荷不能一次放完，第一次放电是由雷云最低层发出的，随后放电是从较高云层、或相邻区发出的。
云层中的电场是通过电磁感应效应形成的。
根据电磁感应理论，在磁场中做切割磁力线运动的导体，将在导体两端产生感生电动势。我们知道，地球本身就是一个天然大磁体，地磁场的S极在地理北极附近，N极在地理南极附近。如果把含有大量离子和带电粒子的积雨云视为导体，那么当它东西方向飘移时，所做的就是切割地磁场磁力线的运动，因而将在云层上下两端极化出异性电荷。
根据感生电动势公式：E = BLV sinθ，云层上下两端所形成的电场强度与云冠高度和云朵的运动速度成正比。一般情况下，云层高度在不小于3000～4000米时方能发生雷电，这相当于切割磁力线导体的
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长度。而积雨云的云冠高度往往在8000～12000米之间，所以雷电更多地发生在积雨云中。经验告诉我们，在雷雨天气里，必伴有很强的风势，而风力的大小直接决定了云朵的运动速度，风势越大，雷电的放电强度就越高。云朵的运动方向与南北磁力线的夹角，也是决定雷电强度的一个重要因素。当夹角为零时，亦即云朵南北方向运动时，sinθ= 0，意味着在云层中不会极化出异性电荷。当夹角为90°时，亦即云朵由东向西运动时，sinθ= 1，根据右手定则判断，云层上端集结的是正电荷，下端集结的是负电荷，届时将发生最为激烈的大气放电现象。根据云层电荷的极化过程可知，雷电之能来源于风能。 略作计算表明，若云冠高度为10000米，云朵运动速度为50米/秒，θ=90°，地磁场强度B=5×10-5特斯拉，那么，在云层上下两端每秒钟集结的电荷就可以产生25伏特的电位差，400秒内所产生的感生电位差就可以达到1万伏特。如果考虑其他因素的影响，通常情况下，积雨云只需10～20分钟的时间，即可完成大气放电所需要的电荷积累，这一点与我们的日常经验相符。
雷电，按云层的放电部位可将其分为以下四类：云内闪电、云际闪电、联珠状闪电和云地闪电。
以一块云层的上下两端为基点，在一块云体内部发生的大气放电现象，称为云内闪电。这种闪电发生时，看上去呈带状闪光，它是由连续几次放电过程所组成。
雷电若是发生在上下两块云层之间，则被称为云际闪电，这种闪电发生的前提条件是两块云朵的运动方向相同。在电磁感应效应作用下，处在上方的云朵的底端界面，与处在下方的云朵的顶端界面，两个部位所集结的电荷性质正好相反。当云层间距适当时，就会发生大气放电现象。这种闪电发出的光透过云层，就像树干伸出许多树枝一样，在空中快速曲折地行进，它是自然界中最常见的一种闪电。 云际间还发生一种闪电，发生这种闪电的云朵不同之处在于，两
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块云朵虽处在同一高度，但运动方向却是相对的，基本是一块云朵由东向西运动，而另一块云朵则是由西向东运动。根据电磁感应的右手定则判断，在两块云朵的同一界面，将分别极化出两种性质不同的电荷。即由东向西运动的云朵，顶端界面集结的是正电荷，底端界面集结的是负电荷；而由西向东运动的云朵，顶端界面集结的则是负电荷，底端界面集结的是正电荷。当这两块积雨云在空中平行相遇时，同一界面间的异性电荷就会相互吸引，在云际边缘发生多点大气发电现象，这就是所谓的联珠状闪电。曾有人看到过这种闪电，一连串球状闪光就像一长串佛珠，挂在以云幕为背景的天际，景象甚为壮观。由于形成这种闪电条件特殊，需要两股对流的空气以相反的风向推动云朵运动，所以联珠状闪电在自然界中极为罕见。
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雷电的形成机理及特征
