更新时间：2024-06-24 14:37
雷雨云由一大团翻腾、波动的水、冰晶和空气组成。当云团里的冰晶在强烈气流中上下翻滚时，水分会在冰晶的表面凝结成一层层冰，形成冰雹。这些被强烈气流反复撕扯、撞击的冰晶和水滴充满了静电。其中重量较轻、带正电的堆积在云层上方；较重、带负电的聚集在云层底部。至于地面则受云层底部大量负电的感应带正电。当正负两种电荷的差异极大时，就会以闪电的形式把能量释放出来。
大多数研究资料表明，雷雨云上部带正电荷，下部带负电荷，云中基本为正负双极性分布。有时还观测到雷雨云下底部有一个或几个局部弱正电荷区，它往往与太阳雨过程相关联。当雷雨云在空中漂移运动时，雷雨云对大地感应出的是异种电荷，也随着雷雨云在雷雨云下方跟着雷雨云移动，它们之间的电场强度，也在不断变化。
雷雨云是对流云发展的成熟阶段，它往往是从积云发展起来的。发展完整的对流云，其生命史可以分为以下三个阶段：
这一阶段主要是从淡积云向浓积云发展。云的垂直尺度有较大的增长，云顶轮廓逐渐清楚，呈圆孤状或菜花形，云体耸立成塔状。这样的云我们在盛夏常常看到。在形成阶段中，云中全部为比较规则的上升气流，在云的中、上部为最大上升气流区。上升气流的垂直廓线呈抛物线型。一般不会产生雷电。在其形成阶段，淡积云向浓积云发展。云的垂直尺度有较大的增长，云顶的轮廓逐渐清晰，呈圆弧状或花菜形，云体耸立成塔状。在这一阶段，云中全部为比较规则的上升气流，云的中上部是最大气流上升区。此阶段经历的时间大约为15分钟，一般不会产生雷电和降水。
从浓积云发展成积雨云，就伴随雷电活动和降水，这是成熟阶段的征象。在成熟阶段，云除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。上升气流通常在云的移动方向的前部。往往在云的右前侧观测到最强的上升气流。上升气流一般在云的中、上部达到最大值，浓积云逐渐发展成积雨云。此阶段，云中除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。上升气流通常在云的移动方向的前部，气流的最大值一般出现在云的中上部，其速度可以达25—60米/秒，甚至更高。下沉气流是一支从云的中下部倾斜地穿出来的气流，它对雷雨云的发展成熟不单纯起消极作用，还与上升气流一起构成云中的铅直环流。对流云的厚度与起水平尺度具有同一数量级。这是对流云与其他种类云最重要的差异之一。
一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后，雷雨云就进入了消散阶段。这时，云中已为有规则的下沉气流所控制。云体逐渐崩溃，云上部很快演变成中、高云系，云底有时还有一些碎积云或碎层云。
1、空气中含有足够的水蒸气；
2、大气中的空气形成温度差，以使潮湿的空气形成强大的上升气流；
3、没有破坏或防碍强烈而持久的上升气流形成的因素。
雷雨云的形成需要一定的条件，从局地条件来看，首先，大气的垂直层结构必须是不稳定的，以便诱发对流活动的发生和发展；其次，空气中要有足够的水分，能够满足云的生成。从天气背景来看，应当有促发局地对流发展的天气形势，如冷锋过境、正在填塞中的低压、反气旋后部、小波动以及高空下股冷空气活动等。雷雨云往往由积云发展而来，它是对流云发展的成熟阶段。一个发展完整的对流云，一般都有一个形成、成熟和消散的过程。
不同的地方，不同的发展阶段，对流云的厚度相差十分悬殊。在中国西北高原地区，由于大气中的水汽不充沛，对流云发展到积雨云阶段也只有3—4公里厚；而中、高纬度的锋面性对流云，在发展初期其厚度即可达到5—6公里；在热带海洋地区，例如美国的佛罗里达，由于水汽充足，对流云发展十分旺盛，其云顶抵达平流层，高度可达20公里以上，其水平尺度一般约为30—40公里。在大多数情况下，云体先在垂直方向较快增长，当云顶达到一定的高度并比较稳定之后，才在水平方向较快地增长。
雷雨云成熟的标志是伴有雷电活动和降水，当下沉气流在地面形成阵风时，地面温度开始明显下降。一阵电闪雷鸣，狂风暴雨过后，雷雨云就进入消散阶段。在消散阶段，云中已为有规则的下沉气流所控制。云体逐渐崩溃，云上部很快演变成高积云和伪卷云，而云底有时还有一些碎积云或碎层云，它们是由降水在地面蒸发后上升凝聚而成的。
在雷雨云的下方，大气的电场与晴天正好反向，也就是说，此时地面带正电荷。它是由雷雨云感应产生的。这说明雷雨云带有负电荷。大量的研究证明，在雷雨云中存在着正、负两种电。正电荷集中在云的上部，而负电荷集中在云的中下部。在通常情况下，云下部的负电荷略多于上部的正电荷。有时，在云的底部还有一个范围不大的带正电荷区域，它一般处于云的前部，这里上升气流有局部的极大值。
雷雨云中的电荷，主要是云中水滴、冰晶和霰（俗称雪子）在重力和强烈上升气流共同作用下，不断发生碰撞摩擦而产生的．当冰晶和霰相碰时，短暂的摩擦作用使霰表面局部温度比冰晶高，结果使霰表面带上负电，冰晶带上正电，这就是所谓的温差效应。当冰晶与霰分开时，结果正负电荷也离开了。当水滴在霰表面冻结时，水滴里外温度也不一致，水滴外层温度低先冻结呈正电性，里面温度高呈负电性。一旦内部水冻结时，体积迅速膨胀，外层冰壳破裂，冰屑带着正电荷飞散出去，而留下的冻水滴上仍带着负电荷．这样正负电荷也发生了分离，冰屑较轻，被上升气流带到云层顶部，所以雷雨云上面带正电荷。强烈上升的气流也会将云中大水滴冲破，形成许多带负电的小水珠和带正电的较大水珠。带正电的较大水珠下沉直至被上升气流支持在云层底部的局部区域．前面所述带负电的小水珠和霰等逐渐扩散到雷雨云下部广大区域。
雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块得带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。实测表明，在5～10km的高度主要是正电荷的云层，在1～5km的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。每个电荷中心的电荷约为0.1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中的电场强度约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃至20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的缘故。
一块成熟的雷雨云，其顶部可以伸展到－40℃的高度（约1万米以上），而云底部的温度却在10℃以上。由于云体在垂直方向上跨过了这么宽的温度范围，因而云中水汽凝结物的相态就很不一样。在云中有水滴，过冷却水滴、雪晶、冰晶等。我们把雷雨云按温度高低来分层，便可以看：在温度高于0℃的“暖层”的云中，全部是水滴（包括云滴），在温度0至－8℃的云层中，即有较多的过冷却水滴（温度低于0℃的水滴），也有一些雪晶、冰晶；在温度低于－20℃的云层中，由于过冷却水滴自然冻结的概率大为增加，云中冰晶的天然成冰核作用更为显著，故云中基本上都是雪晶和冰晶了。在成熟阶段的雷雨云中，发生着非常复杂的微物理过程，在云的“暖层”，有水滴之间由于大小不同而发生的重力碰撞，也有湍流碰撞和电、声碰撞过程。同时，有大水滴在气流作用下发生变形，破碎而产生“连锁反应”；还有由云的“冷层”中掉到“暖层”中来的大雪花、霰等的融化等。在温度0℃至－20℃的云层中，水汽由液态往固态转移十分活跃，冰、雪晶的粘连，大冰晶破碎等也很频繁。在低于－20℃的云层中，也还有冰晶之间的粘连和大冰晶的破碎过程发生。在雷雨云中发生的所有这些微物理过程，都可以导致云中水汽凝结物电学状态的改变，对于雷雨云的起电有十分重要的贡献。
雷雨云起电的机理主要有四种理论：
水滴破裂效应：云中水滴在高速气流中作激烈运动，分裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者同时被上升气流携带到高空，前者落在低空，这样正负两种电荷便在云层中被分离，这也就是造成90%的云层下部带负电的原因。
吸电荷效应：由于宇宙射线或其它电离作用，大气中存在正负离子，又因为空间存在电场，在电场力的作用下正负离子在云的上下层分别积累，从而使雷雨云带电，又称感应起电。
水滴冻冰效应：水滴在结冰过程中会产生电荷，冰晶带正电荷，水带负电荷，当上升气流把冰晶上的水分带走时，就会导致电荷的分离，而使雷雨云带电。
温差起电效应：实验证明在冰块中存在着正离子（H+）和负离子（OH-），在温度发生变化时，离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞和摩擦运动中会造成温度差异，并因温差起电，带电的离子又因重力和气候作用而分离扩散，最后达到一定的动态平衡。
综上所述，雷雨云起电可能是某一机理也可能是多种机理的效应而产生的。