根據(jù)科學工作者大量直接觀測的結(jié)果，典型的雷云中的電荷分布大體如圖1.2所示。
    科學工作者的測試結(jié)果表明，大地被雷擊時，多數(shù)是負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。
    上面的假說首先是由威爾遜（Wilson）提出的，通常把它叫做威爾遜假說。另外，廣州有位唐山樵先生對雷云的形成提出了如下的假說： 雷電的出現(xiàn)是與氣流、風速密切相關的，而且與地球磁場也有一定的聯(lián)系。雷雨云內(nèi)部的不停運動和相互磨擦而使雷雨云產(chǎn)生大量的正、負電荷的小微粒，即所謂的摩擦生電。這樣，龐大的雷雨云就相當于一塊帶有大量正、負電荷的云塊，而這些正、負電荷不斷地產(chǎn)生，同時也在不斷地的復合，當這些云塊在水平方向向東或向西迅速移動時（最大風速可達40m/s），它與地球磁場磁力線產(chǎn)生切割，這就好像導體切割磁力線產(chǎn)生電流一樣，云中的正、負電荷將產(chǎn)生定向移動，其移動的方向可按右手定則來判斷。若云塊是由西向東移動，而地磁場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，負電荷向下移動，這樣云的下部將積聚越來越多的負電，而云的上部積聚大量的正電，當電場強度達到足夠高（25～30KV/cm）時將引起雷云間的強烈放電，或是雷云中的內(nèi)部放電，或是雷云對地放電，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，把不同電荷進一步分離。由此可見，雷電的成因或者說主要能源來自于大氣的運動，沒有這些運動，是不會有雷電的。這也說明了為什么雷電總伴隨著狂風驟雨而出現(xiàn)。
    (2)電離層與地面間的電荷平衡
    上面說過，地球是一個表面帶負電荷的球體，并且它所帶的負電荷量長期穩(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電場，晴天時在地面附件的電場強度為120V/m。即使在晴天時，大氣中總有一些空氣分子被電離。
  在電場的作用下造成放電電流。根據(jù)觀測和計算的結(jié)果表明，全地球該放電電流強度為1800A，如果長期如此，電離層與地面之間的電荷將很快放電完畢；然而事實上，它們之間大致長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，起到對電離的正電荷充電的作用。根據(jù)衛(wèi)星觀測資料及電學觀測資料估計，在任何一時刻全地球表面上連續(xù)發(fā)生著大約1000個雷暴，從而使電離層與大地之間的電場保持穩(wěn)定。見圖1-3
    (3)尖端放電與雷擊
    由物理學可知，通常物體內(nèi)部的正電荷和負電荷是相等的，所以從整體來看不顯示帶電現(xiàn)象，當某一物體所具有的正、負電荷不相等時，這個物體就顯示帶電的特性，當物體內(nèi)部的正電荷多于負電荷，物體帶正電，反之帶負電。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力作用。以一個如圖1。4那樣的帶尖鋒的金屬球為例，假如金屬球帶上負電（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。球帶尖鋒部分的電子受到同性電荷往外排斥力最強，故最容易被排斥離開金屬球，這就是通常說的“尖端放電”。此外當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，帶電體也越易放電。
    當天空中有雷云的時候，因雷云帶有大量電荷，由于靜電感應作用，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已充電的電容器，當雷云與地面之間的電壓高到一定的時候，地面上突出的物體比較明顯地放電。同時，天空帶電的雷云在電場的作用下，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。先驅(qū)注流的延續(xù)將形成電離的微弱導通，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，是一個一個脈沖地相繼向前發(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、最容易導電的路徑發(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到大地。
    當先驅(qū)放電到達大地，或與大地放電迎面會合以后，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)出強烈的閃光和震耳的轟鳴。在雷擊中，雷擊點有巨大的電流流過。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)是重復的，通常一次雷電包括3～4次放電。重復放電都是沿著第一次放電通路發(fā)展的。雷電之所以重復發(fā)生，是由于雷云非常之大，它各部分密度不完相同，導電性能也不一樣，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。一次放電全部時間可達十分之幾秒。