Атмосферное электричество образуется и концентрируется в облаках –
образованиях из мелких частиц воды, находящейся в жидком или твёрдом
состоянии. При дроблении водяных капель и кристаллов льда, при
столкновениях их с ионами атмосферного воздуха крупные капли и
кристаллы приобретают избыточный отрицательный заряд, а мелкие –
положительный. Восходящие потоки воздуха в грозовом облаке поднимают
мелкие капли и кристаллы к вершине облака, крупные капли и кристаллы
опускаются к его основанию.
Заряженные облака наводят на земной поверхности под собой
противоположный по знаку заряд. Внутри облака и между облаком и Землёй
создаётся сильное электрическое поле, которое способствует ионизации
воздуха и возникновению искровых разрядов (молний) как внутри облака,
так и между облаком и поверхностью Земли.
Гром возникает вследствие резкого расширения воздуха при быстром
повышении температуры в канале разряда молнии.
Вспышку молнии мы видим практически одновременно с разрядом, так как
скорость распространения света очень велика (3⋅108 м/с). Разряд молнии
длится всего 0,1–0,2 с.
Звук распространяется значительно медленнее. В воздухе его скорость равна
примерно 330 м/с. Чем дальше от нас произошёл разряд молнии, тем длиннее
пауза между вспышкой света и громом. Гром от очень далёких молний
вообще не доходит: звуковая энергия рассеивается и поглощается по пути.
Такие молнии называют зарницами. Как правило, гром слышен на
расстоянии до 15–20 километров; таким образом, если наблюдатель видит
молнию, но не слышит грома, то гроза находится на расстоянии более
20 километров.
Гром, сопровождающий молнию, может длиться в течение нескольких
секунд. Существует две причины, объясняющие, почему вслед за короткой молнией слышатся более или менее долгие раскаты грома. Во-первых,
молния имеет очень большую длину (она измеряется километрами), поэтому
звук от разных её участков доходит до наблюдателя в разные моменты
времени. Во-вторых, происходит отражение звука от облаков и туч –
возникает эхо. Отражением звука от облаков объясняется происходящее
иногда усиление громкости звука в конце громовых раскатов.