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打雷是大自然中最壮观的现象之一。它主要发生在高大的积雨云中，是一个涉及电荷积累、分离和放电的复杂过程。当云层中的正负电荷分离时，云的上部积累正电荷，下部积累负电荷，同时地面会感应出正电荷。
电荷分离的机制主要是由于云层内部的冰晶碰撞。当上升气流和下沉气流相遇时，冰晶之间发生摩擦碰撞，产生静电。较轻的正电荷被上升气流携带到云层上部，而较重的负电荷则随下沉气流聚集在云层下部。温度差异进一步加速了这种电荷分离过程。
随着电荷分离的加剧，云层内部的电场强度急剧增强。电压可以达到数百万伏特的惊人程度。当电场强度超过空气的绝缘极限时，空气分子开始被电离，形成导电通道。这时，云层内部开始出现微弱的放电现象，为即将到来的闪电做准备。
闪电的放电过程非常迅速而壮观。首先，先导放电从云层底部向地面发展，形成一个分步式的放电通道。当先导接近地面时，地面会产生向上的回击放电。两者相遇后，形成完整的导电通道，此时会有数万安培的巨大电流瞬间流过，产生我们看到的明亮闪光。
雷声是闪电的直接产物。当闪电放电时，巨大的电流会瞬间将空气加热到约3万摄氏度，这比太阳表面温度还要高！空气受热急剧膨胀，产生强烈的冲击波。这些冲击波以约每秒340米的速度向外传播，形成我们听到的雷声。这就是为什么我们总是先看到闪电，后听到雷声的原因。
当云层中的电场强度达到临界值时，先导放电开始形成。这是一个阶梯式的放电过程，从云底向地面发展。每一步的长度约为50米，以大约150公里每秒的速度向下延伸。先导放电携带负电荷，在空气中开辟出一条导电通道，为后续的主放电做准备。
当先导放电接近地面时，地面上的高耸物体如树木、建筑物等会产生向上的迎面先导。这些正电荷聚集在物体顶端，形成向上发展的放电通道。当下行的负电荷先导与上行的正电荷迎面先导相遇时，两者连接形成完整的导电通道，为即将到来的主放电创造了条件。
一旦导电通道形成，主放电回击立即发生。这是整个过程中最壮观的阶段，电流强度可达3万安培，传播速度接近光速的三分之一。巨大的电流瞬间将空气加热到3万摄氏度，形成等离子体通道，产生我们看到的强烈闪光。这个过程虽然只持续几微秒，但释放的能量极其巨大。
雷声是闪电的直接产物。当闪电发生时，巨大的电流瞬间将空气加热到约3万摄氏度，空气受热急剧膨胀，产生强烈的冲击波。这些冲击波以每秒340米的速度向四周传播，形成我们听到的雷声。由于光速远大于声速，我们总是先看到闪电，然后才听到雷声。通过计算闪电和雷声的时间差，我们可以估算闪电发生的距离。