Dünya yüzeyindeki elektrik yükü -5×105 C kabul edilirse bu yükün içinde bulunan su damlacıkları alt uçları pozitif ve üst uçları negatif olmak üzere kutuplanırlar. Yerçekimi etkisiyle aşağıya doğru düşen büyük su damlacıkları havanın oldukça yavaş hareket eden iyonlarına yaklaşırlar ve bu sırada su damlacığının pozitif alt ucu havanın negatif iyonunu absorbe ederken pozitif iyonu da iter. Böylece ağır su damlacıkları negatif elektrikli parçacıklar haline gelir. Aynı şekilde kutuplanan küçük su damlacıkları yukarıya doğru hareket ederken havanın pozitif iyonlarını absorbe ederler ve negatif iyonları iterler. Böylece hafif su damlacıkları da pozitif elektrikli parçacıklar haline gelirler.

Bu teoriye göre bulutun alt kısımlarında negatif yükler bulunmaktadır. Teori negatif kutbiyetteki yıldırım deşarjlarını açıklayabilmektedir gibi gözükse de aslında eksik yanları mevcuttur.Bir yıldırım bulutunun su damlacıklarından çok buz kristalleri ve kar parçacıklarından oluştuğu düşünülürse, bu buz kristalleri ve kar parçacıklarının dünyanın elektrik alanı ile kutuplanma olasılıkları oldukça düşüktür.Bu konu üzerine üçüncü bir teori de J. I. Frenkel tarafından ortaya atılmıştır. Frenkel' e göre havada her iki işaretli iyonlar var olduğundan, dünyanın negatif elektrik yükleri kaçmaya ve iyonosferin pozitif elektrik yükleri ile birleşmeye yatkındır. Dolayısıyla dünyanın azalan elektrik yükünü sürekli olarak takviye edecek bir olayın olması gerekmektedir. Dünyanın elektrik yükünün sabit kalmasında en önemli rolü negatif yıldırım deşarjları sağlayacaktır. Bu teoriye göre her iki işaretli iyonlardan oluşan hava ile küçük su damlacıkları veya buz kristallerinden meydana gelen bir ortam göz önüne alınır ve havanın negatif iyonlarının daha küçük su damlacıklarına veya buz kristallerine konduğu var sayılır. Buna göre bulut, negatif elektrikli su damlacıkları ve pozitif iyonlu havadan oluşur. (negatif iyonlar su damlacıkları tarafından yutulmuştur).Bir yıldırım boşalmasının oluşabilmesi için elektrik alan şiddetinin 2500kV/m değerine ulaşması gerekmektedir. Buluttaki elektrik alan şiddeti değeri yeterince arttığında bulut - bulut veya bulut - yeryüzü deşarjı görülür. Eğer yeryüzündeki alan çeşitli sebeplerden ötürü (yüksek kuleler, gökdelenler, v.b.) bozulmuşsa bu takdirde de yeryüzü bulut deşarjı görülebilmektedir.Bulut yeryüzü deşarjı, bulutun pozitif veya negatif yüklü bölgelerinden aşağıya veya yeryüzündeki pozitif veya negatif yüklü sivri uçlarından yukarıya başlayabildiği için, dört çeşitte olabilir.Bu tip yıldırımlar genelde yerin pozitif yüklü sivri bölgelerinden, bulutun negatif yüklü bölgesine başlayan ön boşalmalar şeklinde görülür. Deşarjlar genelde düzgün araziler üzerindeki çok yüksek yapılardan (GSM kuleleri), veya yeryüzünün yüksek dağlık kesimlerinden başlarlar. Bu yüksek kesimlerin sivri uçlarından buluta doğru ön boşalmalar başlar. Bu sırada 1 ila 10kA arasında değişen akımlar görülür. Deşarj tam olgunlaştığında akım değeri 10kA' i bulur.Bir bulutun alt kısmındaki enerji yeterli seviyeye geldiği zaman toprağa doğru bir elektron demeti harekete geçer. Birinci demet 10 ile 50 metrelik mesafeyi 50 000 - 60 000 km/sn arasındaki hızla kat eder. 30 ile 100 mikron saniye süren bir aradan sonra ikinci bir deşarj birinci deşarjın yolunu izler ve birinciden 30 ile 50 metre arası daha ileri gider. Daha sonra üçüncü deşarj ardından dördüncü deşarj meydana gelir. Her bir deşarj öncekinden 30 ile 50 metre ileri giderek şimşeğin ucunun yeryüzüne yaklaşmasını sağlar. Ön boşalma yere yaklaştıkça elektrik alanı havanın delinme dayanımı üzerine çıkacak kadar artar. Böylece yeryüzünün sivri bir noktasından bir boşalma yukarıya doğru ilerleyerek ön boşalma ile birleşir. Yaklaşık 50.000km/sn' lik bir hızla aşağıdan yukarıya doğru iyonizasyonlu ve kanalda depo edilen yükü toprağa boşaltır. Bu deşarj esnasında 200 000 Ampere kadar çıkan akım 100 milyon voltluk bir gerilim ile toprağa akar.