Um raio é uma descarga elétrica que se produz pelo contato entre nuvens de chuva ou entre uma destas nuvens e a terra. A descarga é visível a olho nu, com trajetórias sinuosas e de ramificações irregulares às vezes com muitos quilômetros de distância até o solo. Este fenômeno produz um clarão conhecido como relâmpago e também uma onda sonora chamada trovão.
Um raio é um fenômeno em que para acontecer é preciso que existam cargas opostas entre uma nuvem e o chão, quando isso acontece, a atração é muito forte, então temos uma enorme descarga elétrica.
Existem três tipos de raios classificados pela sua origem, também menos comumente chamados descargas iônicas ou atmosféricas:
Da nuvem para o solo. Do solo para a nuvem. Entre nuvens.
A descarga ocorre no momento em que as cargas elétricas (Quantidade de íons: cátions ou ânions) atingem energia suficiente para superar a rigidez dielétrica do ar, de forma explosiva, luminosa e violenta.
O processo ainda não se encontra totalmente esclarecido, havendo controvérsias sobre seu mecanismo de formação, mas sabe-se que, na maioria dos casos, a descarga ocorre após uma concentração de cargas, no qual pode-se falar em centros de concentração, e prossegue em duas fases distintas:
Distribuição da ocorrência de descargas elétrica no planeta
Na primeira libertam-se da nuvem várias descargas menores a partir do ar ionizado, criando o precursor da descarga: uma corrente iônica tanto maior quanto mais se aproxima do solo, favorecendo assim o trajeto do raio em formação. O precursor pode ser predominantemente ascendente ou descendente, pois, depende da natureza dos íons que formam anuvem iônica. Ao ocorrer de um precursor aproximar-se do outro centro de cargas, este induzirá uma formação de um precursor oposto.
Quando o precursor completa o contato entre os centros de cargas, ocorre no sentido inverso ao longo daquele trajeto uma corrente aniônica, ou catiônica, dependendo da carga. É esta segunda descarga que vemos e ouvimos, e que irá contribuir para equilibrar as cargas iônicas da nuvem e do solo.
É comum de ocorrer mais de uma descarga através de um mesmo canal, no qual o ar encontra-se parcialmente ionizado. Estas descargas subsequentes são usualmente mais fracas que a primeira descarga.
Em geral, as descargas verticais normalmente predominam na frente de uma tempestade, tomando-se por base o sentido de seu deslocamento.[carece de fontes]
Os raios horizontais se formam na parte de trás, também levando-se em conta o sentido de deslocamento das massas de ar. Estas estão sempre presentes em qualquer trovoada, e aquecem localmente o ar até temperaturas muito elevadas.
O aquecimento do ar causa a expansão explosiva dos gases atmosféricos ao longo da descarga eléctrica, resultando numa violenta onda de choque (ou de pressão), composta de compressão e rarefacção, que interpretados como "trovão".
Uma tempestade (em algumas regiões, dá-se a nomenclatura "trovoada") típica produz três ou quatro descargas por minuto, em média.