为什么雷声这么大？这种声音是怎么产生的？
雷电及其产生机理
对雷声的描述已有两千多年的历史，但直到1963年，马兰(1963)才第一次用现代术语来描述附近闪电的声音。莱瑟姆(1964)、中野和塔库蒂(1970)、乌曼和埃文斯(1977)都测过雷霆。对雷电的一般描述是，当闪电击中距观测者100m范围内时，声音首先表现为“咔嚓”一声，然后是鞭子般的噼啪声，最后变成连续不断的雷特隆隆声。马兰(1963)认为“咔哒”声是地面上主接线向上先导放电所致。爆裂声是由最靠近观察者的返回通道部分产生的冲击波引起的。隆隆声来自弯曲排放通道的较高部分。当雷击点距离观测者数百米时，在第一次拍手之前，人耳听到的第一声类似于撕布的声音，持续近一秒，然后就是一声响亮的拍手声。撕布声源自(1)垂直放电通道，其长度与距观察者的距离相近。(2)自下而上的多重联系引领着这一进程。希尔(1977)曾经选择了雷米拉德(1960)总结的关于雷霆的十二个事实中的七个:
(1)云闪电通常产生的雷声最大。
(2)打雷只能在十几里外偶尔听到。
(3)闪电距离可以通过看到闪电和听到第一声雷声的时间间隔来估算。
(4)大气湍流会降低雷声的可听度。
(5)强雷过后马上就下起了倾盆大雨。
(6)雷声的强度似乎因地而异。
(7)当隆隆声继续时，雷声的音调变得更深。
众所周知，由于声音在空气中的传播速度约为330m/s，光的传播速度为3×108m/s，信道发展速度在105 m/s以上，因此，利用声光到达观测者的时间差，可以粗略估算出最近的闪电信道与观测者的距离。例如，如果到观测者的声光差为10s，则最近的闪电通道到观测者的距离为330m/s× 10s = 3.3km..这种方法常用于野外观察。
那么，雷是怎么形成的呢？根据普遍接受的雷电成因理论，人耳能听到的雷电源于闪电通道初始快速膨胀产生的高压冲击波，在很远的距离上就退化为声波。对返回通道的光谱分析表明，返回通道的温度将在不到10 μ s的时间内达到30000K，由于没有足够的时间使通道内的粒子浓度发生显著变化，通道内的压力会因温度的升高而迅速升高。前5μs的平均通道压力可达10 bar。这种通道的超压将导致强烈的冲击波，使通道迅速扩张。
Abramson等人(1947)首先从理论上指出，当气体中发生火花击穿和温度升高时，等离子体会随着冲击波突然膨胀。在此基础上，发展了一种在沿无限窄线源瞬时能量释放的理想条件下求解水动力学问题的解析方法。这个分析方法随后被Drabkina(1951)扩展到能量在击穿通道中逐渐积累的情况。后来这个理论被Braginskii( 1958)进一步推广，应用到闪电上。樱井(1953)和林(1954)给出了沿无限窄线源瞬时能量释放的类似解析解。
对闪电通道生长的完美描述涉及许多因素，如辐射传输、主返回电流前通道中的初始条件、输入电流的时间分布、通道等离子体中电能转化为热能等物理特性、通道的损耗以及通道的长度和弯曲等几何特性。虽然特劳特曼(1969)、高露洁和麦基(1969)、希尔(1971)、普路斯特(1971a)和极少数(1969)。1981)都曾试图讨论更接近闪电通道的通道增长问题，但迄今为止所有的处理方法都只考虑初始能量在柱体中的对称分布，没有尝试模拟真实的弯曲闪电通道。但对于有限线源，所有的结果都证实了当闪电通道在单位长度上聚集极高的能量时，会产生超压冲击波。
少数(1969，1981)提出雷的功率谱具有球对称膨胀冲击波的特征。假设表现为“点源”的短通道的平均长度等于通道特征半径R0的3/4倍，R0=(En/πP0)1/2，其中En是通道每单位长度的能量耗散，P0是环境压力。最大功率谱的频率FM = 0.63C0 (P0/e)，其中C0为声速。
虽然关于闪电引起的冲击波传播的实验还不够多，但是Holmes等人(1971A)、Dawson等人(1968)和Uman等人(1970)在实验室测量了长火花放电引起的冲击波的衰减，实验基本上证实了上述几个冲击波理论。
与产生上述听得见的雷声的热通道机制不同，次声可能与闪电改变云电荷分布导致云中静电场的弛豫有关(少，1985)。事实上，到目前为止，虽然有一个物理模型来描述这两个过程的机理，但是这两个机理的直接证据是什么，这两个机理是如何对观测到的矿山压力变化做出贡献的等等。，都没有得到解决。
雷电对闪电通道的重建
如果三个或三个以上不在一条直线上的麦克风同时记录到雷声的主要特征，则可以通过到达每个麦克风的声光差来确定声源的位置。通常有两种不同的方法。比较准确的方法是射线追踪，可以在一次雷电事件中给出多个声源点，从而重建雷电放电通道。这种方法，麦克风之间的距离比较近，一般几十米。入射声波的方向可以通过声波的主要特征与每个传声器的时间差来确定，然后通过闪电与传声器阵列的声光差对定向射线进行数学回归来确定放电源的位置。用这种方法重建闪电放电通道可见于少和Teer (1974)、Nakano (1976)和MacGoman等人(1981)的文章。
另一种声学定位方法叫做雷声测距。这种方法中，三个麦克风相距较远，一般在千米量级，测得的位置一般误差较大。根据少数(1981)理论，当一个声学信号到达两个距离超过100m的麦克风时，由于传播路径的不同，它将变得不相关，但一些粗略的特征在两个距离为千米的麦克风处仍然相关。对于地雷爆炸，到达一个站的声光差可以用来确定能源位置的球面。三个麦克风得到的三个球体的交点就是打雷发生的位置。Uman等人(1978)的文章可以用这种方法重建闪电通道。