雷的形成源于积雨云内部的电荷分离与释放过程。当云中冰晶、水滴等粒子在上升气流作用下碰撞摩擦时，较轻的冰晶带正电荷聚集在云层上部，较重的水滴带负电荷沉积在云层底部，形成强电场。当电场强度超过空气击穿阈值（约300万伏/米）时，云间或云地之间会产生电离通道，引发瞬间放电现象。放电过程中电流可达数万安培，空气温度骤升至3万摄氏度，剧烈膨胀产生冲击波形成雷声，同时伴随可见的闪电光效应。

这一解释基于现代大气电学理论与多组观测数据。世界气象组织研究表明，雷电活动与积雨云发展高度相关，其垂直结构呈现典型的三极电荷分布：云顶正电荷区（-20℃层）、中部主负电荷区（-10℃层）及底部小正电荷区。美国国家强风暴实验室通过雷达观测发现，云内上升气流速度达15-20米/秒时，霰粒与冰晶碰撞产生的非感应起电效应最为显著。我国气象局2024年发布的雷暴云分析报告指出，当云体垂直发展超过12公里，内部电场强度可快速累积至击穿阈值。闪电通道的高温高压特性已被中国科学院大气物理研究所的实验证实——高速摄影显示放电瞬间通道直径仅数厘米，但温度超过太阳表面5倍。地理分布上，云南南部、广东沿海等地区年均雷暴日达90天以上，印证了水汽充足与强对流活动对雷形成的促进作用。防雷工程领域测量数据表明，一次典型地闪释放能量约10亿焦耳，相当于300公斤TNT爆炸产生的能量。这些跨学科研究成果共同构建了现代雷电形成理论框架。