Os trovões são ondas sonoras produzidas pelo movimento das cargas elétricas na atmosfera.
Uma vez que a temperatura do ar por onde o raio passa aumenta bastante, os trovões podem ser perigosos, nas proximidades de onde o fenómeno acontece. No entanto, na maioria dos casos, causam apenas medo aos mais sensíveis e pequenos estragos.
O trovão é uma onda sonora provocada pelo aquecimento do canal principal durante a subida da Descarga de Retorno.
Ele atinge temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius em apenas 10 microssegundos (0,00001 segundos).
O ar aquecido expande-de e gera duas ondas: a primeira é uma violenta onda de choque supersónica, com uma velocidade várias vezes superior à velocidade do som no ar e que nas proximidades do local da queda é um som inaudível para o ouvido humano; a segunda é uma onda sonora de grande intensidade que se propaga a grandes distâncias. Essa constitui o trovão audível.
Os meios materiais onde se propagam os trovões são o solo e o ar. A frequência dessa onda sonora, medida em Hertz, varia de acordo com esses mesmos meios materiais, sendo maior no solo do que no ar.
A velocidade do trovão também varia com o local onde se propaga. O trovão ocorre sempre após o relâmpago, já que a velocidade da luz é muito superior à velocidade do som através do ar.
O que escutamos é a combinação de três momentos da propagação da descarga no ar:
Primeiro, um estalo curto (um som agudo que pode ensurdecer uma pessoa) gerado pelo movimento da Descarga de Retorno no ar.
Depois, um som intenso e de maior duração que o primeiro estalo, resultado da entrada ou saída da descarga no solo e por último,
a expansão de sons graves pela atmosfera em volta do canal do relâmpago.
A energia acústica ou energia sonora gasta para provocar esses estrondos é proporcional à frequência do som. A maior parte dela, cerca de 2/3 do total, gera os trovões no solo e o restante (1/3) provoca o som do trovão no ar. Mesmo assim, eles costumam ser muito violentos, como podemos perceber.
A duração dos trovões é calculada com base na diferença entre as distâncias do ponto mais próximo e do ponto mais afastado do canal do relâmpago ao observador. Por causa dessa variação de caminhos, o som chega aos nossos ouvidos em instantes diferentes. Em média, eles podem durar entre 5 e 20 segundos.
Durante a formação de uma tempestade, verifica-se que ocorre uma separação de cargas elétricas, ficando as nuvens mais baixas eletrizadas negativamente, enquanto as nuvens mais altas se eletrizam positivamente.
Várias experiências realizadas por pilotos de avião voando perigosamente através de tempestades, comprovaram a existência desta separação de cargas. Podemos concluir que existe, portanto, um campo elétrico entre as nuvens mais baixas e mais altas. A nuvem mais baixa, carregada negativamente, induz na superfície terrestre uma carga positiva, criando um campo elétrico entre elas. À medida que se vão acumulando as cargas elétricas nas nuvens, a intensidade destes campos vai aumentando, acabando por ultrapassar o valor da rigidez dielétrica do ar.
Quando isso acontece, o ar torna-se condutor e uma enorme centelha elétrica (relâmpago) salta de uma nuvem para outra ou de uma nuvem para a Terra.
Esta descarga elétrica aquece o ar, provocando uma expansão que se propaga em forma de uma onda sonora que chega diretamente da descarga, como também pelas ondas refletidas em montanhas, prédios, etc.
Para uma trovoada se formar é necessário que exista elevação de ar húmido numa atmosfera instável. A atmosfera fica instável quando as condições são tais que uma bolha de ar quente em ascensão pode continuar a subir porque continua mais quente do que o ar ambiente. (A elevação do ar quente é um mecanismo que tenta restabelecer a estabilidade. Do mesmo modo, o ar mais frio tende a descer e a afundar-se enquanto se mantiver mais frio do que o ar na sua vizinhança).
Se a elevação de ar é suficientemente forte, o ar arrefece até temperaturas abaixo do ponto de orvalho e condensa, libertando calor latente que promove a elevação do ar e «alimenta» a trovoada. Formam-se cumulonimbos isolados com grande desenvolvimento vertical (podendo ir até 10 a 18 mil metros de altitude) alimentados pelas correntes ascendentes de ar.
São geralmente associados a esses cumulonimbos os intensos fenómenos em que consiste uma trovoada: relâmpagos, trovões, rajadas de vento, inundações, granizo e, por vezes tornados.