夏天，人們很容易看到雷聲。眾所周知，閃電是帶電云之間或帶電云與地面之間的放電現(xiàn)象。這是很常見的自然現(xiàn)象。帶電云與地面之間的電壓可高達106~108伏。如此高的電壓往往會造成建筑物、樹木、電氣設(shè)備的損壞以及人畜的傷亡。人們想搞清楚雷雨云的電是怎么來的，甚至很多專家都無法解釋清楚這種常見的自然現(xiàn)象，所以了解雷雨云的充電機制就顯得非常重要。

國外有幾種理論可以解釋雷暴云的帶電原理:

第一種是19世紀末由J. elster和H. Geitel提出的。他認為雨滴或冰雹等降水粒子在大氣電場(如晴天電場)的作用下發(fā)生極化，導(dǎo)致上半部帶負電，下半部帶正電。因此，云滴或冰晶被降水粒子的下半部分反彈回來，會帶走它們的一部分較低的正電荷。由于降水粒子快速下落，云滴和冰晶緩慢下落，造成重力分離。此時，云滴和冰晶(或僅一種)在云的上部形成正電荷中心，而降水粒子在云的下部形成負電荷中心。根據(jù)計算發(fā)現(xiàn)，冰晶在偏振冰雹上碰撞的反彈過程或云滴在偏振雨滴上碰撞的反彈過程都可以在雷暴云中產(chǎn)生起電。自20世紀70年代以來，這一理論得到了許多研究人員的發(fā)展。

第二種是由威爾遜在20世紀20年代提出的。他認為，當一個極化的雨滴降落在帶有離子或帶電云滴的云中時，如果雨滴降落在向下的電場中的速度快于電場中正離子的向下運動，雨滴就會排斥正離子并捕獲負離子。這種選擇性俘獲過程被稱為“離子選擇性俘獲的充電過程”，也稱為“威爾遜機制”。根據(jù)計算，當云中的電場強度增加到一定程度時，這種選擇性俘獲過程就無法維持。一般只有電場強度小于10 kV/m時，才能發(fā)生這一過程。

第三種是E.J. workman和S.E. Reynolds在20世紀40年代提出的。他發(fā)現(xiàn)，當中性冰兩端的溫差保持穩(wěn)定時，熱端會出現(xiàn)剩余負電荷，冷端會出現(xiàn)剩余正電荷，從而導(dǎo)致兩端存在一定的電位差。這就是“冰的熱電效應(yīng)”。所以兩塊溫度不同的冰瞬間接觸，溫度高的會帶負電荷，溫度低的會帶正電荷。熱電效應(yīng)解釋了溫度分布不均勻情況下冰的電荷分離現(xiàn)象，可以解釋以下兩種帶電過程:一種是冰雹落在由過冷水滴和冰晶組成的冷云中時的帶電過程。這時冰雹與大量過冷水滴碰撞，后者釋放的凍結(jié)潛熱使冰雹比冰晶更熱。所以冰晶與冰雹接觸反彈后，冰雹會帶負電，冰晶根據(jù)熱電效應(yīng)帶正電。重力分離后，云的上部是冰晶，下部是冰雹，所以云的正中心在上部，負中心在下部。另一個是磨砂和電氣化。考慮到冰雹與冷云滴的碰撞，云滴凍結(jié)在冰雹表面(結(jié)霜現(xiàn)象)，形成內(nèi)層溫暖、外層寒冷的溫度分布。根據(jù)熱電效應(yīng)，冷凍液滴外層帶正電荷，內(nèi)層帶負電荷。由于內(nèi)層凍結(jié)時的體積膨脹，使最初凍結(jié)的殼破裂，甩出一些小冰塊(或小水滴)，帶走正電荷，而剩余的凍結(jié)液滴體(冰雹)帶負電荷。通過重力分離，云的上部是小冰塊或小水滴，形成正電荷中心，下部是冰雹，形成負電荷中心。

第四，19世紀末，p .倫納德發(fā)現(xiàn)，當大水滴被氣流吹散時，碎片帶正電，而小碎片帶負電。因此認為雨滴是被云底附近的上升氣流吹起，使大碎片在云底附近形成二次正電荷中心，而小碎片被上升氣流帶起形成負電荷中心。

第五種是由b .馮內(nèi)古特在20世紀50年代提出的，他認為云的對流運動對抗電場力，輸送和聚集帶電云滴和冰晶。向上的氣流攜帶云底部的正離子進入云中，直到上部形成正電荷區(qū)域。由于高空傳導(dǎo)電流，大量負離子來到云的上表面，附著在云滴或冰晶上(見地空電流)，然后被云周圍強烈的向下流動帶下來。云下負電荷增強地面電場，感應(yīng)地面，產(chǎn)生尖端放電，從而產(chǎn)生更多的正離子。這種正反饋過程最終會造成雷暴云中的共同電荷分布，也稱為對流起電。

在雷暴云中產(chǎn)生電荷并在空之間形成一定的分布是大氣電學(xué)的重要內(nèi)容之一。在20世紀，這位學(xué)者只翻譯或參考外國理論，而沒有在中國的原始解釋。其實雷雨云的充電機制并不復(fù)雜。第一，雷雨云的充電與溫度有關(guān)。夏天由于溫度高，空空氣中的水蒸氣被太陽光的輻射電離，使得云層中存在大量的正負電荷。在風的作用下，在地磁場中沿東西方向運動時，會被地磁場的洛倫茲磁力所偏離。如果風向是從東向西，正電荷向下移動，負電荷向上移動。如果風向是從西向東，正電荷會被逼向相反的方向。所以風力越大，正負電荷積累越多，云與云之間的電壓就越高。當帶正電的云和帶負電的云靠近時，會擊穿空氣體分子，引起電子流的定向運動，電流產(chǎn)生的熱量會使空氣體迅速膨脹爆炸，此時閃電伴隨著雷聲出現(xiàn)。

如果帶電的云帶正電，那么在接近地面的時候會吸引大量的電子在地面上，一開始會堆積在高樓或樹上。因此，雷雨天氣在高樓或樹下避雨時經(jīng)常會引起雷擊。如果帶電的云帶負電，那么它們靠近地面時會排斥地面上的電子，使高樓或樹木帶正電。

由于不同地方的地理位置不同，帶電云的形成主要是由于東西向的風力，這種風力是帶電粒子在地磁場中切割磁力線并被磁力相互分離而形成的。這是一個非常簡單的電氣化原理。冬季由于太陽輻射較弱，不容易引起空氣體中空氣體分子電離。所以，即使冬天風大，冬天下雨(下雪)也不會打雷，除了部分路段。關(guān)鍵看空空氣的電離程度。電離度越高，冬天可能會打雷。