Entre las nubes de tormenta hay pequeños cristales de hielo que ascienden y desciende continuamente. Ese movimiento genera una carga eléctrica positiva en la parte alta de la nube, y una carga negativa en la parte baja. La mayoría de los relámpagos se producen en el interior de la propia nube. A veces, el suelo situado debajo de la nube puede adquirir una carga eléctrica positiva por oposición a la carga negativa de la parte inferior.
Si la diferencia entre la carga del suelo y la nube es muy grande, la tierra atrae a los electrones de la nube, y cuando los electrones llegan al suelo, se produce un relámpago. Las ramificaciones que se ven en el relámpago van del suelo hacia la nube, y no al revés.
Los relámpagos alcanzan temperaturas de hasta 30.000ºC, lo cual es cinco veces más que la temperatura de la superficie del sol. El relámpago es uno de los fenómenos físicos conocidos que generan más calor en el sistema solar.
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