根據(jù)科學(xué)工作者大量直接觀測(cè)的結(jié)果，典型的雷云中的電荷分布大體如圖1.2所示。
    科學(xué)工作者的測(cè)試結(jié)果表明，大地被雷擊時(shí)，多數(shù)是負(fù)電荷從雷云向大地放電，少數(shù)是雷云上的正電荷向大地放電；在一塊雷云發(fā)生的多次雷擊中，最后一次雷擊往往是雷云上的正電荷向大地放電。從觀測(cè)證明，發(fā)生正電荷向大地放電的雷擊顯得特別猛烈。
    上面的假說(shuō)首先是由威爾遜（Wilson）提出的，通常把它叫做威爾遜假說(shuō)。另外，廣州有位唐山樵先生對(duì)雷云的形成提出了如下的假說(shuō)： 雷電的出現(xiàn)是與氣流、風(fēng)速密切相關(guān)的，而且與地球磁場(chǎng)也有一定的聯(lián)系。雷雨云內(nèi)部的不停運(yùn)動(dòng)和相互磨擦而使雷雨云產(chǎn)生大量的正、負(fù)電荷的小微粒，即所謂的摩擦生電。這樣，龐大的雷雨云就相當(dāng)于一塊帶有大量正、負(fù)電荷的云塊，而這些正、負(fù)電荷不斷地產(chǎn)生，同時(shí)也在不斷地的復(fù)合，當(dāng)這些云塊在水平方向向東或向西迅速移動(dòng)時(shí)（最大風(fēng)速可達(dá)40m/s），它與地球磁場(chǎng)磁力線產(chǎn)生切割，這就好像導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生電流一樣，云中的正、負(fù)電荷將產(chǎn)生定向移動(dòng)，其移動(dòng)的方向可按右手定則來(lái)判斷。若云塊是由西向東移動(dòng)，而地磁場(chǎng)磁力線則是由地球南極指向地球的北極，因此大量的正電荷向上移動(dòng)，負(fù)電荷向下移動(dòng)，這樣云的下部將積聚越來(lái)越多的負(fù)電，而云的上部積聚大量的正電，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到足夠高（25～30KV/cm）時(shí)將引起雷云間的強(qiáng)烈放電，或是雷云中的內(nèi)部放電，或是雷云對(duì)地放電，即所謂的雷電。
    綜上所述，雷電的成因仍為摩擦生電及云塊切割磁力線，把不同電荷進(jìn)一步分離。由此可見，雷電的成因或者說(shuō)主要能源來(lái)自于大氣的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有這些運(yùn)動(dòng)，是不會(huì)有雷電的。這也說(shuō)明了為什么雷電總伴隨著狂風(fēng)驟雨而出現(xiàn)。
    (2)電離層與地面間的電荷平衡
    上面說(shuō)過(guò)，地球是一個(gè)表面帶負(fù)電荷的球體，并且它所帶的負(fù)電荷量長(zhǎng)期穩(wěn)定在5×105C水平，而在地球上空的電離層上則帶有相等的正電荷，使電離層與地面之間的電壓約300KV。因而在電離層與地面之間存在一個(gè)電場(chǎng)，晴天時(shí)在地面附件的電場(chǎng)強(qiáng)度為120V/m。即使在晴天時(shí)，大氣中總有一些空氣分子被電離。
  在電場(chǎng)的作用下造成放電電流。根據(jù)觀測(cè)和計(jì)算的結(jié)果表明，全地球該放電電流強(qiáng)度為1800A，如果長(zhǎng)期如此，電離層與地面之間的電荷將很快放電完畢；然而事實(shí)上，它們之間大致長(zhǎng)期保持恒定的電量和電壓，這主要由于雷暴的形成和雷擊，把正電荷從大地送回到電離層，起到對(duì)電離的正電荷充電的作用。根據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)資料及電學(xué)觀測(cè)資料估計(jì)，在任何一時(shí)刻全地球表面上連續(xù)發(fā)生著大約1000個(gè)雷暴，從而使電離層與大地之間的電場(chǎng)保持穩(wěn)定。見圖1-3
    (3)尖端放電與雷擊
    由物理學(xué)可知，通常物體內(nèi)部的正電荷和負(fù)電荷是相等的，所以從整體來(lái)看不顯示帶電現(xiàn)象，當(dāng)某一物體所具有的正、負(fù)電荷不相等時(shí)，這個(gè)物體就顯示帶電的特性，當(dāng)物體內(nèi)部的正電荷多于負(fù)電荷，物體帶正電，反之帶負(fù)電。由于電荷都有異性相吸、同性相斥的特性，所以帶電物體中的同性電荷總是受到互相排斥的電場(chǎng)力作用。以一個(gè)如圖1。4那樣的帶尖鋒的金屬球?yàn)槔偃缃饘偾驇县?fù)電（同理也可以解釋帶上正電），由于電荷同性相斥的作用，電子總是分布到金屬球的最外層表面，并且有“逃離”金屬球表面的趨勢(shì)。球帶尖鋒部分的電子受到同性電荷往外排斥力最強(qiáng)，故最容易被排斥離開金屬球，這就是通常說(shuō)的“尖端放電”。此外當(dāng)帶電物體周圍的空氣越潮濕或帶有與帶電體相反電荷的離子時(shí)，帶電體也越易放電。
    當(dāng)天空中有雷云的時(shí)候，因雷云帶有大量電荷，由于靜電感應(yīng)作用，雷云下方的地面和地面上的物體都帶上與雷云相反的電荷。雷云與其下方的地面就成為一個(gè)已充電的電容器，當(dāng)雷云與地面之間的電壓高到一定的時(shí)候，地面上突出的物體比較明顯地放電。同時(shí)，天空帶電的雷云在電場(chǎng)的作用下，少數(shù)帶電的云粒（或水成物）也向地面靠攏，這些少數(shù)帶電微粒的靠攏，叫做先驅(qū)注流，又叫電流先導(dǎo)。先驅(qū)注流的延續(xù)將形成電離的微弱導(dǎo)通，這一階段稱為先驅(qū)放電。
    開始產(chǎn)生的先驅(qū)放電是不連續(xù)的，是一個(gè)一個(gè)脈沖地相繼向前發(fā)展。它發(fā)展的平均速度為105～106m/s各脈沖間隔約30～90us，每階段推進(jìn)約50 m。先驅(qū)放電常常表現(xiàn)為分枝狀，這是由于放電是沿著空氣電離最強(qiáng)、最容易導(dǎo)電的路徑發(fā)展的。這些分枝狀的先驅(qū)放電通常只有一條放電分支達(dá)到大地。
    當(dāng)先驅(qū)放電到達(dá)大地，或與大地放電迎面會(huì)合以后，就開始主放階段，這就是雷擊。在主放電中雷云與大地之間所聚集的大量電荷，通過(guò)先驅(qū)放電所開辟的狹小電離通道發(fā)生猛烈的電荷中和，放出能量，以至發(fā)出強(qiáng)烈的閃光和震耳的轟鳴。在雷擊中，雷擊點(diǎn)有巨大的電流流過(guò)。大多數(shù)雷電流峰值為幾十KA，也有少數(shù)上百KA以至幾百KA的。雷電流峰值的大小與土壤電阻率的大小成減函數(shù)關(guān)系，即土壤電阻率高，則雷電流峰值小；土壤電阻率低，、則雷電流峰值大。
    雷電流大多數(shù)是重復(fù)的，通常一次雷電包括3～4次放電。重復(fù)放電都是沿著第一次放電通路發(fā)展的。雷電之所以重復(fù)發(fā)生，是由于雷云非常之大，它各部分密度不完相同，導(dǎo)電性能也不一樣，所以它所包含的電荷不能一次放完，第一次放電是由雷云最低層發(fā)出的，隨后放電是從較高云層、或相鄰區(qū)發(fā)出的。一次放電全部時(shí)間可達(dá)十分之幾秒。