不管是直击雷还是感应雷都与带电的云层存在分不开，带电的云层称为雷云。有关雷云形成的假说很多，但至今尚未有一种被公认为无懈可击的完整学说,这里我们只介绍其中被认为比较完善并经常被推荐的假说。
根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器。通常大地稳定地带负电荷50万C左右，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300KV左右，并且场强为上正下负。
当地面含水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤受热而上升，或者较温暖的潮湿空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。这些含水蒸气的上升气流上升时 温度逐渐下降形成雨滴、冰雹（称为水成物），这些水成物在地球静电场的作用下被极化，负电荷在上，正电荷在下，它们在重力作用下落下的速度比云滴和冰晶（这二者称为云粒子）要大，因此极化水成物在下落过程中要与云粒子发生碰撞。碰撞的结果足其中一部分云粒子被水成物所捕获，增大了水成物的体积，另一部分未被捕获的被反弹回去。而反弹回去的云粒子带走水成物前端的部分正电荷，使水成物带上负电荷。由于水成物下降的速度快。而云粒子下降的速度慢，因此带正、负两种电荷的微粒逐渐分离（这叫重力分离作用），如果遇到上升气流，云粒子不断上升，分离的作用更加明显。最后形成带正电的云粒子在云的上部，而负电的水成物在云的下部，或者带负电的水成物以雨或雹的形式下降到地面。当上面所讲的带电云层一经形成，就形成雷云空间电场，空间电场的方向和地面与电离层之间的电场方向足一致的，都是上正下负，因而加强了大气的电场强度，使大气中水成物的极化更厉害、在上升气流存在的情况下更加剧力分离作用，使雷云发展得更快。
从上面的分析,好像雷云总是上层带正电荷，下层带负电荷。实际上气流并不单是只有上下移动，而比这种运动更为复杂。因此雷云电荷的分布也比上面讲的要复杂得多。
一、雷电的形成
雷电是人们熟知的一种自然现象，雷鸣闪电，可怕而又宏伟壮观。过去，人们解释不了这种现象，把雷电当神来崇拜，大家熟悉的《西游记》中就有雷公、电母等神话形象,令人敬畏。一些生命起源学说认为，是雷电孕育了地球现在的繁荣和文明。在对此观点疑惑的同时，人类确确实实地领略了雷电的巨大能量和威猛的破坏力，雷电给人类带来的灾难不胜枚举。
雷电是怎么形成的呢？雷电是雷云和大地间或带异种电荷的雷云间的放电现象。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。发生闪电的云被称为雷雨云，层积云、雨层云、积云、积雨云都有可能成为雷雨云，但最常见的是积雨云。
云的形成过程是空气中的水蒸气由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程。积雨云是一种在强烈垂直对流过程中形成的云，由于地面吸收太阳的辐射热量大于空气层，因此白天地面升温较多，特别是夏季。近地面的大气温度也跟着升高，气体随着温度的升高体积增大，开始上升，同时密度减小，压强也随着降低，就会和上方的空气层发生对流。热气流在上升过程中膨胀降压，同时与高空低温空气进行热交换，于是上升气流携带的大量水蒸气凝结成细小水滴，就形成了云，并随着高度上升进一步冷却成冰晶。在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应等各种机制同时作用下，进行着水滴中电荷分离的复杂过程，形成带电荷的雷云。
雷云在运动中产生分层电荷。当此雷云在天空移动时，它拖着一个相反极性电荷的阴影在地表移动，我们称其为地电荷（如图 1 ）。当地电荷到达构筑物，
雷云电荷吸引地电荷上升到构筑物最顶端，然后再跨越结构水平散布。使地面和雷云间形成强大的电场。使两种电荷保持分离的是中间空气的绝缘（如图 2 ）。当云中某处积聚的电荷密度很大，激发的电场强度达到 25-30KV/cm 时，从云分支向下进行步进式放电，称为下行先导放电。这个先导逐渐接近地面，达到一定距离时，地面物体在强电场作用下产生尖端放电，向上迎着步进先导发射电子流，成为上行先导放电。当上行先导与下行先导接通时，此离子化通道变为主雷击通道。主放电会有很大的雷电流（一般为几十千安至几百千安），并伴随强烈的闪光和雷声。这种雷云对大地的放电，常被称为直击雷。这种雷击破坏力极大，产生电效应、热效应和机械力，会造成极大的危害（如图 3 ）。
二、雷击的种类和危害
雷击主要有三种形式：一是直击雷，带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，是指雷电直接击在建筑物、动植物上，往往造成建筑物损坏，财产损失和人员伤亡，对人类生命安全存在较大隐患。
二是感应雷，带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，在放电通道的周围空间会产生强大的瞬变电磁场，这一瞬变电磁场的辐射会对附近的导线、金属物和电器设备造成干扰，使处于该磁场内的导体产生很高的感应电压，形成雷电感应以致发生闪击的现象。另外雷云和雷云之间的放电，也会形成雷电感应。
三是球形雷，是一种特殊的雷电现象，一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。
其直径一般约为10-20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间一般是3至5秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸。
地球上平均每秒发生 100 次左右的雷击，造成的损失惨重。森林火灾、油库爆炸、甚至连火箭升空都受到雷电的危害。据不完全统计，仅天津市2002年因雷击造成的直接经济损失就达几十万元，还有人员伤亡事故。海事系统航标设施因雷击造成故障屡有发生，受损航标设施涉及灯塔、RBN-DGPS台站、VTS中心、雷达站和通信机房等等，给航标维护带来诸多困难，对此航标技术人员多深有感触。
自 18 世纪弗兰克林著名的风筝实验以来，人们致力于雷电及雷电防护的研究，取得了卓越的成就。但面对这种来自自然界的巨大能量，雷电防护还是任重而道远。
