El suelo está normalmente cargado de electricidad negativa. Las gotas de agua contenidas en las nubes tienen carga eléctrica positiva mientras que el aire está cargado con electricidad negativa. En tanto las gotas diminutas van cayendo, el aire es arrebatado por corrientes ascendentes y se producen contactos, roces y tensiones eléctricas a veces muy intensas. Hay nubes cuya carga es positiva por la parte superior y negativa por la inferior.

Estas diferencias de potencial y carga se hacen a veces insostenibles y originan descargas, chispas, que tienden a restablecer el equilibrio. Un destello vivísimo es el relámpago. El ruido producido por la vibración de las capas de aire es el trueno. Al fenómeno, puramente eléctrico, se le denomina rayo y puede producirse entre dos nubes o entre éstas y el suelo.

La tensión puede ser de muchos millones de voltios, pero la duración del fenómeno no supera una 30.000 ava parte de un segundo. La velocidad del rayo es de unos 10.000 km por segundo, pero su longitud no es superior a los 3.000 m y el grosor del mismo es de unos 30 cm -aunque estas medidas son sólo muy aproximadas-. La temperatura instantánea producida en el lugar donde cae un rayo fácilmente puede alcanzar los 25.000 grados. Esto explicaría que pueda fundir objetos o los volatilice.

Si bien un rayo puede desarrollar hasta 3.000 kilovatios de potencia, dada su brevísima duración y su intensidad de poquísimos amperios, resulta imposible su utilización práctica. Cuantos intentos se han realizado en este sentido han fracasado.

Los pararrayos constituyen en la actualidad la única protección segura contra este fenómeno eléctrico. La descarga, atraída por el pronunciado gradiente que se forma junto a la punta de platino, es conducida a través de la barra metálica y del cable hasta el suelo, o a un pozo, y si estos cables están aislados convenientemente, el edificio no sufre daño alguno. Por el hecho de que los rayos suelen caer en las partes más elevadas se recomienda, en caso de tormenta, no situarse bajo árboles, sin protección.

¿Por qué los animales se muestran inquietos cuando se acerca una tormenta? Las moscas, por ejemplo, se cargan de electricidad negativa, y como no la pueden descargar, sienten la tensión eléctrica que las rodea como una molestia física. Por esta razón se vuelven más enojosas que de costumbre. Después de una tormenta se experimenta un bienestar general debido al equilibrio eléctrico restablecido.

En las zonas polares se produce, con mucha frecuencia, una luminosidad especial que ha merecido el nombre de aurora polar. En España suele ser visible muy pocas veces; en Inglaterra hay épocas en que aparece casi una vez al mes, y casi cada semana en el norte de Noruega.

Se ha observado una correlación entre la máxima extensión e importancia de las manchas solares y las auroras polares (el nombre de boreal es impropio, ya que también se dan en el polo Sur). Sus manifestaciones de índole magnética son tales que pueden interferir el radar; por lo cual se las considera como verdaderas tempestades electromagnéticas. Hoy se cree que son originadas por la colisión de protones emitidos por el Sol con partículas atmosféricas a la velocidad de 10.000 km por segundo.

La explicación que de ellas daban las sagas nórdica es más poética y fantástica; decían que las auroras eran el fulgor de los escudos y las lanzas de las valkirias al cabalgar por el espacio.