O fenômeno do raio é uma das apresentações mais dramáticas e frequentes da Terra. A cada segundo que passa sem parar, aproximadamente 100 raios atingem a superfície da Terra a partir das nuvens, e em qualquer momento específico, existem cerca de 2.000 tempestades com raios ativas simultaneamente em todo o mundo.
Raios são formados quando cargas elétricas se acumulam nas nuvens de tempestade. Nas nuvens cumulonimbus altas, há movimento intenso de ar para cima e para baixo. Partículas de gelo na parte superior da nuvem colidem com gotas de água na parte inferior, gerando transferência de carga elétrica. A parte superior da nuvem acumula carga positiva enquanto a parte inferior acumula carga negativa.
Quando a diferença de carga entre a nuvem e o solo atinge um nível suficiente, o ar, que normalmente atua como isolante elétrico, não consegue mais suportar a carga. Uma estreita canal condutivo chamado "leader" desce da nuvem, e quando ele encontra o canal ascendente do solo, a alta voltagem é liberada em um curto período de tempo — isso é o que vemos como raio.
A temperatura de um raio pode atingir até 30.000 Kelvin ou quase cinco vezes mais quente que a superfície do Sol. O aquecimento rápido e repentino do ar expande o ar de forma súbita, produzindo ondas de choque sonoras que ouvimos como trovões. O próprio raio dura apenas alguns milissegundos, mas a energia liberada pode atingir um bilhão de volts.
Embora os raios pareçam perigosos — e realmente podem ser letais —, eles também desempenham um papel importante no ecossistema terrestre. Raios ajudam a converter o nitrogênio atmosférico em formas que as plantas podem absorver, contribuindo para a fertilidade natural do solo. Anualmente, os raios produzem cerca de 100 milhões de quilogramas de nitrogênio em formas úteis para as plantas.