Los rayos se generan por la diferencia de potencial entre partes de la misma o de distintas nubes y entre éstas y el suelo. Primero parte una guía negativa y luego vuelve una corriente eléctrica, por lo que se puede decir que el rayo "cae" pero también "sube". Veámoslo más detenidamente...En el interior de la nube: los cristales más pequeños de hielo, que se encuentran en la parte superior de la nube, están cargados positivamente (+) y los cristales de hielo más pesados, situados en la parte inferior, lo están negativamente (-). Las diferencias de potencial así generadas pueden llegar a superar los 100 millones de voltios, por lo que no es de extrañar que se generen corrientes eléctricas también de una extraordinaria intensidad.
El primer rayo: De la parte inferior de la nube (-) sale una guía que, moviéndose a unos 2x105 m/s y en zigzag, se dirige a la Tierra (+); especialmente hacia lugares elevados y puntiagudos. A partir de dichos lugares, surge una corriente de iones positivos que busca la guía negativa (-).
El segundo rayo: Si la nube dispone todavía de carga adicional en otra zona, un nuevo canal puede propagarse hacia abajo a lo largo de la primera guía residual e iniciar otra descarga de retorno. Y así incluso varias veces.
Por tanto, ante la pregunta de si el rayo cae a la tierra o sube a la nube, habría que contestar afirmativamente en ambos casos (aunque, técnicamente, lo que en realidad hace es de ir de un punto "A" a un punto "B").
El rayo intra-nube: Es otro tipo de rayo y de hecho el más frecuente. Ocurre entre centros de carga opuestos dentro de la misma nube de tormenta o de una nube a otra.
Fuente: La fuente original sobre la que baso esta explicación es el magnífico artículo publicado por Miguel Ángel Sanchís Lozano para La Revista Electrónica del IFIC titulado ¿Cae el rayo a la tierra o asciende a la nube?
También recomiendo leer las respuestas de Ferrán Garriga y Jirodino, ambas muy buenas y excelentemente estructuradas, con explicaciones claras y acertadas.
Comentarios
Así pues un rayo se produce cuando hay el suficiente diferencial eléctrico entre una zona A y una zona B. Pensemos que la electricidad necesita ser compensada, así como dos recipientes de agua comunicados también se compensan.
Bien, cuando existe ese diferencial se produce una descarga eléctrica pasando electrones desde una zona A (que está muy cargada) hacia una zona B (que está muy poco cargada).
Aún así, hay que recordar que el aire no es un material conductor, almenos en condiciones normales. Pero cuando el ambiente se carga eléctricamente, llega un punto en que los electrones del aire se empiezan a desplazar y por un momento, el aire pasa a ser conductor. Normalmente eso pasa cuando hay un diferencial de potencial suficientemente grande.
Así pues, los rayos no caen, los rayos van desde la posición A a la B.
Comúnmente la zona A es una nube y la zona B es el suelo, pero puede pasar (y pasa) que la zona B sea otra parte de la nuve o incluso otra nube.
Igual es más fácil de imaginarlo con un imán. Todos hemos jugado con imanes, y sabemos que los dos polos opuestos de un imán se atraen. De hecho, si estuvieran juntos, ya no serían un imán :-)
Imaginemos dos imanes; uno en el techo y otro en el suelo, y un tercero sostenido entre ambos en perfecto equilibrio entre la atracción del suelo y del techo (por tanto, "flotando" en el aire). Tendremos aquí dos sistemas eléctricos: uno entre el techo y el imán central y otro entre el imán central y el suelo. ¿Qué ocurre si separamos el imán del techo acercándolo hacia el suelo? En un momento dado, más bien pronto que tarde, el imán central se sentirá atraído irremediablemente hacia el suelo.
En medio de una tormenta, en una nube se produce una separación de cargas entre las capas altas y las capas bajas de la misma. Las capas altas serán nuestro "imán del techo" y las bajas el imán central. Hay varias teorías para explicar esta separación de cargas, pero el hecho es que se producen, provocando que los electrones cada vez se separen más y cada vez se acerquen más al suelo. Además, estos electrones, a su paso por la atmósfera, van ionizando (cargando eléctricamente) otras partículas que se "unen a la juerga", si se me permite la expresión.
Mientras tanto en la tierra, los expectantes iones positivos aprovechan su contorno, sus picos, postes eléctricos, etc., para "subir a curiosear", atraídos por la fuerte carga eléctrica que se aproxima...
Cuando la distancia es suficientemente corta, se produce la irresistible unión eléctrica formando un circuito entre la tierra, los electrones más avanzados, y el resto de "tropa" que se les aproxima, hasta llegar a la nube, provocando una enorme descarga eléctrica entre ésta y el suelo.
Así pues, en cierta forma se puede decir que un rayo "cae" al suelo (descarga) aunque el circuito eléctrico para hacerlo sigue el camino inverso en su formación.
PD: jirodino, en ésta te has salido. Jaja. Muy buena explicación.