El rayo es una descarga eléctrica natural en la atmósfera. Los estudios estiman que en todo el mundo se producen entre 30 y 100 descargas nube-tierra y nube-nube cada segundo—unos 9 millones al día. Cómo se inicia el rayo dentro de las nubes de tormenta sigue siendo un tema de investigación activa; trabajos publicados en Nature Scientific Reports y otros sugieren que las avalanchas de electrones relativistas (RREA) y campos eléctricos de unos 1,8–2,0 kV/cm intervienen en el disparo de las descargas.

El trueno es el sonido producido cuando el canal del rayo calienta el aire circundante hasta unos 20.000–30.000 K en una fracción de segundo. Este calentamiento rápido crea una onda de choque que se propaga hacia fuera a unos 3.000 m/s antes de degradarse en onda acústica. Cuando llega al oído, se propaga a la velocidad del sonido (unos 343 m/s a nivel del mar), por eso se oye el trueno después del relámpago.

El rayo puede producir rayos X y radiación gamma y presenta escalas de tiempo de decenas de nanosegundos a casi un segundo para una descarga completa. El mapa superior muestra detecciones en vivo de la red Blitzortung.