De onde vem o trovão (e o raio)?

A idéia básica é que nuvens de trovão podem se tornar geradores Van de Graaff gigantes e criar grandes separações de carga dentro da nuvem. Vamos ver como isso funciona. 

As nuvens contêm milhões de gotas de água e partículas de gelo suspensas no ar. Quando os processos de evaporação e condensação ocorrem, essas gotas colidem com mais umidade que se condensa à medida que sobe. A importância desses choques é que eles retiram os elétrons da umidade que está subindo, criando uma separação de carga. Os elétrons recém-retirados se unem na parte inferior da nuvem, dando a ela uma carga negativa. A umidade que está subindo e que perdeu um elétron carrega uma carga positiva para a parte superior da nuvem. 

Quando a umidade que está subindo depara com temperaturas mais baixas na parte superior da nuvem e começa a gelar, a parte resfriada fica negativamente carregada e as gotas que não estão congeladas se tornam positivamente carregadas. Nesse ponto, as correntes de ar ascendentes têm a capacidade de remover as gotas positivamente carregadas do gelo e carregá-las para a parte superior da nuvem. A parte congelada restante desce para a parte inferior da nuvem ou continua descendo até o chão. 

A separação de carga tem um campo elétrico associado a ela. Assim como a nuvem, esse campo é negativo em sua região inferior e positivo na superior. A força ou intensidade do campo elétrico está diretamente relacionada à quantidade de carga reunida na nuvem. Como os choques e os resfriamentos continuam acontecendo e as cargas da parte inferior e superior da nuvem aumentam, o campo elétrico fica cada vez mais intenso: tão intenso, na verdade, que os elétrons na superfície da Terra são afastados para o interior dela pela carga negativa da parte inferior da nuvem. Essa repulsão de elétrons faz com que a superfície da Terra adquira uma forte carga positiva. 

Tudo que se precisa agora é de um caminho condutivo para que o inferior negativo da nuvem possa conduzir sua eletricidade para a superfície positiva da Terra. O forte campo magnético cria esse caminho através do ar, o que resulta em um raio. O raio é uma explosão de elétrons de alta voltagem e com corrente de alta intensidade, e a temperatura é extremamente quente no centro dele. Por exemplo, quando um raio atinge uma duna, ele pode instantaneamente transformar a areia em vidro. A combinação do aquecimento rápido do ar pelo raio e o resfriamento logo em seguida cria ondas de som. Essas ondas de som são o que chamamos de trovão. Nunca pode haver trovão sem que haja um raio.