Un rayo es una descarga eléctrica que golpea la tierra, proveniente de la polarización que se produce entre las moléculas de agua de una nube (habitualmente las cargas positivas se ubican en la parte alta de la nube y las negativas en la parte baja), cuyas cargas negativas son atraídas por la carga positiva de la tierra, provocándose un paso masivo de millones de electrones a esta última. Esta descarga puede desplazarse hasta 13 kilómetros, provocar una temperatura de 50.000 °F (unos 28.000°C o sea tres veces la temperatura del Sol), un potencial eléctrico de más de 100 millones de voltios y una intensidad de 20.000 amperes.
La velocidad de un rayo puede llegar a los 140.000 km por segundo.En el punto de entrada a la tierra, el rayo puede destruir, de acuerdo a su potencia y a las características del suelo, un radio de 20 metros.Esta polarización de las cargas eléctricas de una nube es lo que se denomina electrostática, fenómeno que está presente en nuestra vida diaria. Incluso nosotros mismos podemos acumular electrostática y, por ejemplo al tocar a otra persona, descargarla como una chispa de corriente que nos produce cierto sobresalto. Las nubes crean esta chispa a escala gigante.
El trueno no es otra cosa que la onda expansiva provocada por esta tremenda energía liberada, originando el ruido característico que todos hemos oído alguna vez. Esta magnífica energía contenida en un rayo es lo que hizo que prácticamente todas las culturas, comenzando por Zeus, Thor (trueno), Musulmanes, Hindues, Navajos o Araucanos, le atribuyeran al rayo y el trueno un origen divino, ya sea como castigo o señal. Ni nuestro Viejo Pascuero (Santa Claus o Papá Noel) escapó al influjo de tales fenómenos, ya que dos de sus renos fueron llamados Donner (trueno) y Blitzen (rayo).
Muchos científicos como Newton y Franklin desarrollaron investigaciones al respecto y , sobre todo este último, diseñaron sistemas que atraían estas cargas eléctricas hacia la tierra (pararrayos), de manera de evitar que se acumulara en grandes proporciones y evitar sus efectos indeseables
El rayo puede estallar en el seno de las nubes o entre la nube y el suelo, siendo esta última forma la más frecuente. En la inmensa mayoría de los casos el rayo transporta electricidad negativa de la atmósfera al suelo, y en este sentido es un fenómeno específico y único, comparable con el de la precipitación, que consiste en el transporte de agua de la atmósfera al suelo.
El chaparrón de electrones que recibe el suelo en forma de rayos es enorme, se calcula que en cualquier momento el número de tormentas que están en marcha en todo el mundo es de el orden de 20.000. Si no ocurriese nada más, la carga negativa del suelo debería aumentar incesantemente, pero ya se sabe que en la tierra no se registran fenómenos indefinidamente cumulativos; debe de haber una compensación y efectivamente la hay. Es cierto que el suelo posee una carga eléctrica superficial negativa, pero la densidad media es muy pequeña del orden de 9x10-14 culombios/cm2.
Como en las zonas de cielo despejado la atmósfera está cargada positivamente, atrae a los electrones libres del suelo, con lo cual éstos se evaporan poco a poco y vuelven al seno del aire. Véase cuán estrecha es la analogía ente el ciclo hidrológico y el balance eléctrico: la evaporación se produce de un modo continuo y lento sobre casi toda la superficie del planeta y pasa desapercibida; la emisión de cargas negativas se produce también sobre casi toda la superficie del planeta, y pasa desapercibida; la precipitación acuosa sólo ocurre de modo intermitente y en zonas aisladas, y en forma ostensible; las tormentas sólo descargan esporádicamente en puntos aislados y en forma aparatosa. Todavía más: el agua precipitada discurre por la superficie terrestre antes de sufrir una nueva evaporación; también los electrones se mueven a lo largo de ciertos cauces, formando las llamadas corrientes o ríos telúricos.
