La foudre se forme lorsque des charges opposées entre un nuage et le sol ou entre deux nuages se développent. Les charges doivent être suffisamment grosses pour surmonter la résistance de l'air et créer une étincelle de foudre visible. Un seul coup de foudre peut atteindre jusqu'à 100 millions de volts et générer des températures cinq fois plus élevées que la surface du soleil.
Lorsque des nuages d'orage se forment à partir d'un différentiel de chaud et de froid, les molécules de vapeur d'eau se frottent contre les cristaux de glace, éliminant les électrons qui se déposent dans d'autres atomes, créant une charge électrique. Le fond d'un nuage est chargé négativement d'électrons. La force de répulsion atteint le sol et le rend chargé positivement. Ces charges positives sont attirées vers les points les plus élevés possibles. Des serpentins de particules se frayent progressivement un chemin entre le nuage et le sol, et lorsqu'ils se rencontrent, la résolution de charge est instantanée. L'éclair lumineux est le résultat de l'énergie libérée lorsque les molécules d'air sont soumises à un claquage électrique. Le chaos du mouvement des particules au niveau subatomique donne à la foudre ses fourches et branches caractéristiques ; l'électricité ne suit pas un chemin rectiligne. Le réchauffement massif de l'air provoque une expansion rapide, créant un bang sonique connu sous le nom de tonnerre.
