打雷的形成原理是由空間氣體的核外電子被電場激發後形成等離子導電狀態，同時也伴隨了光輻射和熱效應的產生。由於光以及熱輻射的作用使其周圍空氣溫度急劇的增加從而產生熱膨脹，進而又推動空氣形成震盪波。打雷和閃電是同時發生的,是由於帶異種電荷的雲層或雲層與大地之間的一種放電現象，當帶異種電荷的雲層相互間的距離由於運動而縮小到一定距離時，正負電荷間的強大電勢差將空氣擊穿而發生瞬間放電，放電時產生的放電火花就是我們見到的閃電，同時放電時產生的聲音就是雷聲。同理,當帶電雲層運動時，地面相對應的地方產生感應電荷，若雲層與地面或地面高大物體間距離較小，則雲層與物體間的空氣被擊穿而發生瞬間放電產生雷電。我們先看到閃電後聽到雷聲,是因此光的傳播速度比聲音的傳播速度大得多,因此先看見閃電後聽見雷聲。
1、下雨時，天上的雲有正極和負極。兩種雲碰到一起時，就會發出閃電，同時放出巨大熱量，使周圍空氣受熱，膨脹。瞬間被加熱膨脹的空氣會推擠周圍的空氣，引發出強烈的爆炸式震動，這就是雷聲。
2、在雷雨天氣，帶電雲層所形成的高壓電場強度是很高的。通常，帶電雲層對大地放電一般是這種情況，其雲層屬於正電荷區高電位，大地處於負電荷區低電位。空氣原本是不導電的，但在強大的電場力作用下，氣體原子核最外層的電子就會受到電場力的激發而產生躍遷飄逸而形成帶電離子。獲得電子的原子稱其為負離子，失去電子的原子稱其為正離子。在電場力的作用下，帶電離子可形成電子流。另外，絕緣體的電子受原子核的引力場作用較強，也可稱其為原子核對電子的束縛力，在一般的外加電力場中其外圍電子呈現為較大的惰性狀態很難激發脫離軌道成為帶電離子。如果外加電場力超過了其絕緣體原子核對電子的束縛力，也就是電子的受激發狀態，那麼其絕緣體就會形成我們常說的擊穿狀態而參與導電。在自然界的物質中，天然雲母的電導惰性最大，其次是玻璃、陶瓷、塑膠等類。 空氣是一般的絕緣介質，而純正單一的氣體其原子核外圍電子的遊離惰性也是很強的。然而空間氣體中的成分並不純正，也摻雜有其他的物質顆粒或者是水分子而極易構成低電場下形成的離子態。介質擊穿電離導電，是電工學中常用的專業術語。面對自然界所形成的強大電場，由空間氣體形成的絕緣介質是微不足道的，數億伏特的電壓場很容易將氣體核外電子激發遊離而成為帶電離子參與導電。絕緣介質擊穿就是絕緣物質構成的離子態，高壓電場形成的弧光放電現象，就是絕緣介質核外電子被激發遊離後形成的能量釋放所產生的光輻射。
1、月食的形成原理：對地球來說，太陽和月球的方向相差180°（太陽地球月球大致在一條直線上），所以月全食只可能在望月時發生，由於太陽和月球在天球上的軌道，分別稱為黃道和白道，並不在同一個平面上，而是約有5°的交角，因此只有太陽和月球分別位於黃道和白道的兩個交點附近，才有機會形成一條直線，產生月全食。
2、月食的形成過程：月全食的過程分為初虧、食既、食甚、生光、復圓五個階段。