El rayo es una poderosa descarga natural de electricidad estática, producida durante una tormenta eléctrica; generando un "pulso electromagnético". La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque. La electricidad (corriente eléctrica) que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del trueno. Los rayos se encuentran en estado plasmático.
La probabilidad de ser alcanzado por un rayo es de 1 en 2 320 000.[cita requerida] En promedio, un rayo mide 1 1/2 kilómetros y el más extenso fue registrado en Texas y alcanzó los 190 km de longitud.[cita requerida] Un rayo puede alcanzar la velocidad de 200 000 km/h.[cita requerida] La diferencia de potencial es mil millones de voltios con respecto al suelo. Cada año se registran 16 000 000 de tormentas con rayos.1 [cita requerida]
Generalmente, los rayos son producidos por partículas positivas en la tierra y negativas en nubes de desarrollo vertical llamadas cumulonimbos. Cuando un cumulonimbo alcanza la tropopausa, las cargas positivas de la nube atraen a las cargas negativas; este movimiento de cargas a través de la atmósfera constituyen los rayos. Esto produce un efecto de ida y vuelta; se refiere a que al subir las partículas instantáneamente regresan causando la visión de que los rayos bajan. Un rayo puede generar una potencia instantánea de 1 gigawatt (mil millones de vatios),[cita requerida] pudiendo ser comparable a la de una explosión nuclear.