O que causa os raios?

O raio é uma descarga elétrica (centelha) muito grande entre as nuvens e a terra. A explicação mais comum para as descargas é que colisões entre o granizo e  cristas de gelo menores transferem elétrons para o granizo, que desce para a parte inferior da nuvem. Como os elétrons têm carga negativa, a base da nuvem fica com uma carga negativa; como a parte superior da nuvem perdeu elétrons, fica com uma carga positiva.

A terra normalmente é rica em elétrons que podem se mover de um lugar para outro; quando existe uma nuvem carregada nas proximidades, os elétrons são repelidos pela carga negativa da base da nuvem. Ao perder elétrons, a terra abaixo da nuvem fica com carga positiva. Essa carga e as cargas da nuvem produzem um grande campo elétrico entre a terra e a nuvem. Se o campo excede um valor crítico, ocorre uma descarga, que começa na base da nuvem, quando alguns elétrons saltam de repente em direção á quantidade de cargas que existe nas proximidades.

Fonte: WALKER, J. O Circo Voador da Física. Rio de Janeiro: LTC, 2008.