A villámok elsődleges forrásai a zivatarfelhők, melyek elsősorban nyáron, a talaj közeli nedves levegőréteg feláramlása során alakulnak ki. A felhők végtelen sok formát képesek fölvenni, meteorológiailag viszont 3 csoportba sorolhatjuk őket: fátyolfelhő, rétegfelhő, és a gomolyfelhő:
A gomolyfelhők kezdetben oldalnézetből laposak, alulról vattaszerű alakjuk van. A meteorológiai latin nevük cumulus humilis.
Animációs videó link: http://www.youtube.com/watch?v=PRD0W0kJgNE
A felhők kialakulásában, és továbbfejlődésében jelentős szerepet játszik a légkör különböző légrétegeinek páratartalma, hőmérséklete, meg maga a légnyomás is. Ezek a felhők parányi vízcseppekből állnak. Átlagos száraz nyári napon a gomolyfelhők nagyon rövid életűek, gyakorlatilag általában 5 percnél tovább nem léteznek.
Animációs videó link: http://www.youtube.com/watch?v=d3D243e2f1s
Ha a légkör nedvességtartalma növekszik, és a felső részeinek hőmérséklete csökken (jobban mondva az alsó, és a felső légrétegek közötti hőmérséklet-különbség növekszik), a felhők tovább alakulnak, ekkor már megjelenik a jellegzetes karfiolszerű felhőalakzat (cumulus mediocris). Viszont a felhők hőmérséklete lecsökken a körülötte levő száraz levegő hőmérsékletére, így megszűnik a feláramláshoz szükséges hajtóerő. A megmaradt nedvességtartalom miatt a környezeténél nagyobb fajsúlyú felhő először visszasüllyed, nedvessége pedig visszapárolog a környező levegőbe. Így ezek a felhők sem léteznek kb. 15-20 percnél tovább.
Ha a légkör nedvességtartalma még tovább növekszik, és a felső részeinek hőmérséklete tovább csökken (jobban mondva az alsó, és a felső légrétegek közötti hőmérséklet-különbség még növekszik), a felhők feltornyosulnak, tornyos gomolyfelhővé - latin néven cumulus congestus - alakulnak. Minden egyes gomolyfelhő saját áramlási rendszert kezd alkotni, és ezzel együtt az egész légkör labilissá, örvényessé válik. A hatalmas méretű függőleges örvények (Ezeknek a piciny látható része csak a gomolyfelhő) kezdenek egymásra hatással lenni.
Innentől kezdve a zivatarok kifejlődését a talajközeli meleg, és nedves levegőn kívül három további tényező is fokozza: Egyrészt ezek az áramlási rendszerek a feláramlást tovább fokozzák, másrészt maga a felhőkeletkezés, mint légnemű-folyadék halmazállapot-változás további jelentős mennyiségű hőt szabadít fel. A nagy hőenergia miatt a felhő az előbb említett cumulus mediocris fázistól eltérően már nem szűnik meg, sőt, egyfajta láncreakciót indít el. A többlethő nagyobb légréteg feláramlását okozza, ami továbbsegíti maga körül a kondenzációt, felhőképződést. A harmadik tényező - bár ennek csak gyenge a szerepe - hogy a képződő zivatar alatt a légnyomás lecsökken. Alacsonyabb légnyomás esetén pedig még intenzívebb a gomolyfelhő képződés, mivel az alacsonyabb légnyomáson a víz forráspontja is alacsonyabb. A helyi légnyomás-csökkenés a melegfrontokhoz hasonló tüneteket vált ki, úgymond nyomott levegőt, álmosságot, bágyattságot okoz. Ez a tipikus "vihar előtti csend".
Ekkor felnézve az égre óriási karfiolokat, gomolyfelhő-oszlopokat, vagy besűrűsödött felhőtornyokat lehet látni. Ekkor már gyakorlatilag küszöbön van a zivatar: A gomolyfelhő 100 km/h-t meghaladó sebességgel lövell felfelé!
A gomolyfelhők teteje a légkör felső rétegeiben a troposzféra tetején a termikus határrétegnek ütközve ellaposodik, halmazállapota már szilárd, jégkristályokból áll. A meterológusok ezt már zivatarfelhőnek mondják (latinul cumulonimbus).
A vihar teteje fokozatosan terjed szét vízszintes síkban körkörösen minden irányba. A hatalmas felhő oldalról nézve eleinte gomba, majd később kovácsüllő alakú. Eközben a felhőben a kisebb jégdarabok egyre nagyobb sűrűségű, tömegű és méretű jégdarabokká tapadnak össze, míg lefelé kezdenek el zuhanni a felfelé száguldó vízcseppek közé. Eközben egymásnak dörzsölődve elektromos töltést nyernek magukhoz. Minden készen áll a villámok keletkezéséhez. A villámok lefolyásárólitt olvasatsz. Hogy mi indítja meg a föld - de feltehetőleg egyben fölfelé is - a villámcsapás folyamatát, azon a tudósok a mai napig vitatkoznak. A most elfogadott elmélet szerint a világűrből a nagytömegű csillagok felrobbanásakor felszabaduló kozmius sugárzás a felelős. Viszont ez az elmélet véleményem szerint nem magyarázza meg a kisebb vulkánkitörések során kialakult, kb. 100-200 méter magas hamufelhőben keletkező villámok keletkezését!: http://www.youtube.com/watch?v=6gW-Txy8pmc
A viharok előrejelzése régen csak "népi megfigyelésekkel" a felhők megfigyelésén, és/vagy az állatok, illetve saját viselkedésünk megváltozásának úgymond észlelésével volt lehetséges. Ma már a korszerű technika, a számítástechnika, és ezzel együtt a szuperszámítógépek fejlődése segítségével már több nappal előre meg lehet jósolni, hogy mikor, és nagyjából hol várható zivatar. A leggyakoribb meteorológiai előrejelző modellek, amik képesek viszonylag nagy pontossággal megjósolni a zivatart Magyarország területére: Az Országos Meteorológiai Szolgálat által üzemeltetett AROME modell http://www.met.hu/idojaras/elorejelzes/modellek/AROME/, a lengyel Unified Modell: http://www.meteo.pl/, (ez utóbbinak a 1,5 km-es felbontású változata: http://maps.meteo.pl/), a német ALARO ZAMG modell: https://www.zamg.ac.at/cms/de/wetter/wetteranimation, és a német WRF ARW meteorológiai modell. http://www.modellzentrale.de/WRF/index_en.php Ezeken kívül a viszonylag kisebb felbontású globális időjárás-előrejelző GFS meteorológiai modell a zivataros időszakok, vagy a zivatarokat hozó markáns hidegfrontok előrejelzését segíti: http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsavneur.html
A korszerű technológia, és az egyre megbízhatóbb meteorológiai előrejelzések ellenére a nem-odafigyelés miatt évente még mindig legalább 1000 embert ér villámcsapás, és az esetek fele halállal végződik! Az áldozatok azért halnak meg, mert egyszerűen leáll a szívük, vagy nem kapnak levegőt a hirtelen izomgörcs miatt. Ezek a balesetek azért vannak, mert a legtöbb ember vagy nem tudja, hogy mit szabad és mit nem szabad tenni zivatar idején, vagy a figyelmeztető jelekre nem is figyel oda, esetleg a rossz megrögzött szokásai miatt saját magát teszi ki a villámcsapás veszélyének. A villámfotók, és a viharvideók elárulják a zivatar legveszélyesebb időszakait: megfigyeléseim szerint a villámok jó része - nem mind! - az eső és a száraz határán, vagyis a közvetlenül a lezúduló csapadékfal széle mellett, vagy a szélén csap le. Így a zivatar legveszélyesebb időtartama általában az eső által keltett erős széllökések időszaka alatt van. Továbbá szintén veszélyes a zivatar azon időszaka, amikor a felhő vonalai még jól látszódnak, az eső még nem eredt el, vagy gyengén esik. De igazság szerint, akármilyen messziről is, de már hallható égdörgés - derült ég esetén is - , akkor a vihar már elég közel van ahhoz, hogy veszélyeztessen!
Vastag betűkkel emeltem ki azokat a tevékenységeket, amiknél nincs meg az ösztönös veszélyérzet, viszont legalább olyan veszélyes tevékenység, mint pl. kint magas fa alá állni.
A villámcsapást szenvedett embereken a villámáram Lichtenberg-mintázatot éget a bőrbe, mely örök életre megmarad.
A villámcsapás, (meg az elektromos áramütés) néha a tudomány számára teljesen megmagyarázhatatlan rejtélyes képességeket is adhat az "áldozatainak". Olyan esetekről is beszámoltak, hogy régebbi balesetek által okozott károsodást villámcsapás gyógyított meg: Edwin E Robinson például autóbalesetben elveszítette egyik szemére a látását, fülén pedig hallókészüléket viselt. Az után egy villámcsapás során visszanyerte látását, és hallását is! Egely György fizikus professzor egyik interjúalanyát egyszer áramütés érte. Az áramütés után állítólag képes volt a tudatával kilépni saját testéből, illetve oda visszatérve akkor, amikor csak akart.