由于閃電主要來自雷云，因此人們對雷云的電結(jié)構進行了廣泛的探測，其結(jié)果有如圖1.15所示的一些。其中(1)是德國伊斯雷爾(H Israel)發(fā)表于(Atomasheric Electricity)第二卷，在英國倫敦附近的丘地區(qū)上空探測到的情況，而(2)和(3)兩圖是美國尤曼(M.A.Uman) 所(Lightrine)書中刊出的，在美國新墨西哥州和南非多雷地區(qū)上空探測到的結(jié)果。

  

   以上都是20世紀50、60年代提出來的。不過，近年來出版的書刊上發(fā)表的雷云電結(jié)構圖也大致與此相同，如圖1.16所示。其中(1)是尤曼發(fā)表在1986年出版的《AII Ahout Lightning》一書中的，而(2)則是1990年6月美國肯尼迪航天中心(KSC)和美國國家航天局(NASA) 聯(lián)合發(fā)表的一份防雷技術報告中的。
  從這些圖中可以看出有四個共同點:①雷云的體電荷分布很復雜，但大致有三個電荷集中區(qū):②最高集中區(qū)是正電荷，中區(qū)是負電荷，最低區(qū)也是正電荷，但這里電荷較少;③從地面上觀測，雷云似乎是帶負電的，因為負電荷中心離地面較近，而且電量也較多，云地之間的大氣電場主要是由它來決定的，這樣就可以理解雷暴來臨時大氣電場傾向的現(xiàn)象了;④從遠離雷云的地方來觀測.雷云的電性類似電偶極子。
   雷云在形成過程中是怎樣產(chǎn)生電荷的?為什么又總是分布成三個電荷集中區(qū)?許多科學家都對此進行了探索，提出了許多假說，其中，近似正確的大致有如下四種

  

  ①感應起電說:該假說認為在雷云形成時，所含降水粒子在垂直大氣電場中感生出電荷。水滴下端感應出正電荷，水滴上端感應出負電荷，如圖1.17所示。水滴下降時與大氣中的離子相遇，異性電荷相互吸引，于是大氣中的負離子容易與下降水摘相吸附，以至于水滴下端的感生正電荷被中和，這樣水滴就帶上端所剩下的負電荷了。而大氣中的正離子被下降的水滴排斥，繞過水滴繼續(xù)上升，結(jié)果便造成了雷云上部帶正電、下部帶負電的電荷分布狀況。
  該學說大致說明了雷云起電后的電荷分布，但在精確說明雷電現(xiàn)象時卻發(fā)現(xiàn)有不妥之處，故后來有所修改，即認為下降的降水粒子不一定是液態(tài)的，也可以是固態(tài)的冰晶、苞粒等，它們受到大氣電場的作用面極化，上升氣流的中性粒子與它們相碰時，會帶走下降極化粒子下部的正電荷。經(jīng)過理論計算，這樣的起電機制所形成的云中正、負電荷量便與實驗觀測到的云中帶電量接近了。
  ②溫差起電說:根據(jù)實驗，而且從物理上也可以說明，冰有熱電效應。如圖1.18所示，在冰塊中同時存在著氫離子H和氫氧根離子OH，其離子依度隨者溫度的升高而增大。當冰塊兩端溫度不同時，熱端的離子濃度高，冷端的離子濃度低，因而會發(fā)生離子擴散現(xiàn)象。兩種離子均會從熱端跑向冷端。不過氨離子H的質(zhì)量輕，擴散速度快，先到達冷端，這樣導致冷端帶正電同時建立起靜電場，阻礙后面的組離子H繼續(xù)向冷端擴散。最后達到動態(tài)平衡時，離了分布穩(wěn)定下來，使冷端帶有一定的正電，熱端帶有一定的負電，而冰塊成為一個電偶極子。
  所有觀測都看到雷云中有大量的冰晶、苞粒和過冷水滴存在，因此該學說認為雷云中的冰晶、霍粒在對流氣流的攜帶下相互碰撞和摩擦，造成溫度差異，從而發(fā)生熱電現(xiàn)象。當兩端在重力和氣流作用下相互分式均帶上了電，這樣就定性地說明了雷云中正、負電荷的分別集中。由該理論可以推導出某些與實驗觀測值較為接近的結(jié)論。
  ③破碎起電說:1964年，馬特熱斯(Mathown) 和梅森(B. J. Mason)在對雷云進行探測時，拍攝到大雨滴在下降過程中的一一組照片，如圖1.19所示，這些照片顯示出大雨滴受到氣流的作用，變得不穩(wěn)定，最后變形破碎，產(chǎn)生許多小水滴和幾個較大水滴，小水滴帶負電而大水滴則帶正電。
  為了解釋雷云起電現(xiàn)象，他們注意到雨滴下降時有晴天大氣電場的起始感應作用，雨滴被極化帶電，因面破碎時所帶電量就多得多。云中電荷增多時，大氣電場強度電跟著增大，反過來又使雨滴極化時帶電量增大。如此反復循環(huán)作用，使得雨滴破碎時所帶的電量大大增加，由此推算出云的帶電量與實驗觀測值就比較接近了。
  4.凍結(jié)起電說：濃積云中上升氣流雖然很強烈，使水滴相互摩擦作用很大，水滴碰撞分裂也很劇烈，然而在云中產(chǎn)生的電荷并不像觀測到的那樣多，因此該學說認為，只有當云中冷水滴與苞粒接觸時，過冷水滴有了凝結(jié)核，發(fā)生相變迅速變成固態(tài)，云中電荷才會迅速增加

濃積云發(fā)展為雷云時，過冷水開始凍結(jié)，放出潛熱，使凝結(jié)的冰塊內(nèi)部膨脹，導致外部冰殼破裂成冰屑，又由于潛熱造成溫差，產(chǎn)生熱電現(xiàn)象，使破碎的冰屑和內(nèi)部的冰核均帶山電，輕而小的冰屑帶正電，被氣流攜帶著上升，使雷云上部聚集起正電，較大的冰核帶負電，它們停留在原址或略有下降，所以雷云的中下部帶負電。雷云中部溫度在0到10攝氏度，是過冷水滴最多的區(qū)域，所以雷云中部負電荷較多，該學說較好的說明了雷云的電荷分布情況，同時與實驗觀測也比較接近。

  但是。真正的雷云起電機制究竟如何，要判斷和檢驗上述各種學說也十分困難，因為不太可能到雷云中進行驗證，而僅靠地面實驗室所制作模擬雷電實驗，還是遠遠不夠的，雷云起電過程非常復雜，而且很可能還是綜合性的，上述各種學說僅僅是從某一個側(cè)面反映了雷云的起電機制，所以說要全面正確地認識雷云起電機制，這些學說應該是在雷云中都起了作用