1. 번개, 천둥
습한 공기가 두꺼운 층에 걸쳐 불안정한 상태에 있으면 강한 상승 기류가 생겨서 키가 큰 적란운이 생기게 됩니다. 이 구름 속에 물방울과 빙정이 같이 있게 되면 비가 내리기 시작하는데, 그때 번개도 발생하는 것이 보통입니다. 번개는 번갯불과 천둥을 동반하는 급격한 방전 현상을 말하는 것인데, 일반적으로 강한 소나기를 동반하므로 뇌우라고도 합니다. 적란운 속에 양전하와 음전하가 생기면 ( 이를 전하 분리가 일어난다고 합니다. ) 양전하는 주로 구름의 윗부분에 모이고, 음전하는 구름의 아랫부분에 모입니다. 그러나 양전하의 일부는 구름 아래의 좁은 범위에 모이는 경우도 있습니다. 그리고 양전하와 음전하 사이의 전위 경도가 3000V/cm 정도에 이르면 방전이 일어난다고 합니다. 번개의 방전에는 구름 속의 양전하와 음전하 사이에서 일어나는 구름 내 방전, 지면과 구름사이에서 일어나는 벼락, 하나의 뇌운과 다른 뇌운사이에서 일어나는 방전등이 있습니다. 방전이 가장 강하게 일어나는 것은 강수 지역입니다. 방전이 생긴 곳에서는 공기가 1만 도나 뜨거워지므로 갑자기 팽창합니다. 공기가 팽창할 때에 나는 소리가 곧 천둥입니다. 천둥소리의 도달 거리는 보통 15km 정도이고, 멀리는 20km까지에도 이른다고 합니다.
번개나 천둥을 몰고 오는 구름 속에서 전하 분리가 일어나는 원인으로 구름 속의 전기장은 위가 양으로 아래가 음으로 되어 있으므로, 정전기유도에 의해 구름 입자의 윗면은 음으로 , 아랫면은 양으로 대전합니다. 이 물방울이 떨어질 때, 물방울 밑면에는 음이온이 흡착하고 양이온은 반발하여 상승 기류에 의해 위쪽으로 운반됩니다. 그리고 음에 대전한 물방울이 구름 아래로 떨어집니다. 또 하나로는 큰 얼음 조각과 작은 얼음 조각이 충돌하면 작은 쪽이 음으로, 큰 쪽이 양으로 대전합니다. 또한, 온도가 다른 얼음 조각이 충돌하면 온도가 높은 쪽이 음으로, 낮은 쪽이 양으로 대전된다고 합니다.
적란운은 밖에서 보면 하나로 이어져 있는 것처럼 보이지만 비행기로 구름 속에 들어가서 조사하게 되면, 여러 개의 적란운이 모여서 되어 있는 것이 많습니다. 구름 속 전체가 상승기류만의 구름이 생기기 시작하는 구름, 상승 기류 부분과 하강 기류 부분이 있는 구름은 최성기의 구름, 하강 기류만의 구름은 쇠약기의 구름입니다. 결국, 밖에서는 하나의 구름처럼 보이는 경우에도 그 속에서는 몇 개의 적란운이 30분에서 1시간 사이에 생겼다 없어졌다 하는 것입니다. 그러나 뇌운 가운데는 하나의 구름덩어리로 수십 km 넓이를 갖는 거대한 것도 있습니다. 이와 같은 구름은 운정이 수십 km까지 달하고 있으며, 몇 시간에 걸쳐 우박을 오게 하는 것도 있습니다. 번개는 일반적으로 여름철에 발생하는 일이 많으나 북쪽 지방에서는 겨울에도 발생합니다. 그러나 겨울에 발생하는 번개는 기세가 약하고 단시간에 끝나는 경우가 많습니다.
번개, 천둥이 칠 때 항상 번개가 먼저 번쩍한 후에 ' 우르르 쾅 ' 하는 천둥소리가 들립니다. 소리의 속도는 대기에서 약 340m/s이고, 빛의 속도는 진공 속에서 299792458m/s로 공기 중에서의 속도는 진공 중에서의 속도보다는 느리지만 큰 차이는 없습니다. 그래서 속도가 훨씬 빠른 빛 ( 번개 )이 소리 ( 천둥 )보다 항상 먼저 일어납니다.
번개에 의한 피해에서 가장 많은 것은 송전선에 떨어지는 낙뢰이며, 정전의 원인이 되기도 합니다. 또한 등산 중이나 벌판에서의 번개로 인한 인명 피해도 있으며, 낙뢰로 화재가 일어나는 일도 있고, 번개를 동반한 강한 비로 침수를 일으키는 일도 있습니다. 항공기에서도 낙뢰가 있으나 큰 사고는 많지 않습니다. 번개는 수많은 인명과 산림의 피해를 주기도 하지만 식물들에게는 질소를 땅으로 돌려줌으로써 자연을 돕기도 합니다. 전하는 항상 도체 표면에만 존재하고, 뾰족한 곳에 많이 존재합니다. 그래서 밖에 나와 있는 것보다 차 안, 건물 안에 있는 것이 훨씬 안전합니다. 빌딩 옥상에 설치되어 있는 뾰족한 피뢰침도 번개가 치더라고 피뢰침이 맞고 건물과 건물내부의 사람들을 보호하게 하는데 목적이 있는 물건입니다.