Od pradawnych czasów człowieka interesowały zjawiska atmosferyczne, a w szczególności wyładowania występujące podczas burz. Starożytni uważali, że pioruny są atrybutem bogów i rzucają je ku Ziemi w chwilach swego gniewu, np. grecki Zeus albo Thor z mitologii wikingów. Obecnie, mimo że naukowcy odkryli mechanizmy powstawania burz jak i piorunów, nadal uważa się, że wyładowania atmosferyczne są zjawiskami tajemniczymi. Po badaniach nad błyskawicami występującymi między chmurą a ziemią naukowcy zaczęli się interesować wyładowaniami występującymi między chmurami a znajdującą się ponad nimi jonosferą. Choć już wcześniej dochodziły wieści o wyładowaniach wysoko ponad chmurami, na tle nocnego nieba, pochodzące głównie do pilotów, badacze traktowali je sceptycznie. Dopiero w 1990 roku John R. Winckler z Uniwesytetu of Minnesota wraz z grupą współpracowników zarejestrował to zjawisko przy użyciu kamery wideo.
Najprościej zjawisko powstawania błyskawic wyjaśnić można jako wyładowanie elektryczne spowodowane różnicą potencjałów, występującą między chmurą a ziemią, jak i między chmurą a jonosferą. Zazwyczaj powietrze jest izolatorem, ale jeśli wystąpi duża różnica potencjałów i wilgotność powietrza, może dojść do przebicia, czyli powstania błyskawicy. Ponieważ wyładowania elektryczne ponad chmurami następują na wysokości od 50 km do 90 km, gdzie powietrze jest rozrzedzone, wyglądają one inaczej niż błyskawice znane nam zazwyczaj. Są one nietypowej barwy, najczęściej czerwone, oraz słabo widoczne, co powoduje, że rejestrować je można jedynie za pomocą specjalnych kamer.
Badacze zajmujący się obserwacją wyładowań atmosferycznych powyżej chmur wykorzystują zarówno naziemne techniki pomiaru, jak i prowadzą obserwacje z pokładów samolotu. Pozwoliło to zaobserwować fale radiowe towarzyszące tym zjawiskom i pozwalające sformułować pierwsze modele teoretyczne tych zjawisk. Zaobserwowane dotychczas zjawiska elektryczne, występujące wraz z wyładowaniami, zostały podzielone na cztery podstawowe grupy:
1. "Krasnoludki" (z ang. Sprites) są to rzadko obserwowane błyski świetlne. Rejestruje się je w przedziale atmosfery nazywanym mezosferą, powyżej chmur burzowych (50-90km). W porównaniu ze zwykłymi piorunami "krasnoludki" pochodzą z górnej, dodatnio naładowanej części chmury i zstępują bezpośrednio na ziemię. Wyładowanie tego typu odbywa się przy przepływie prądu o bardzo wysokim natężeniu. Zaledwie jeden spośród dwudziestu piorunów z górnych warstw chmury, jest na tyle silny, by uformować "krasnoludka";
2. "Elfy" (ang. Elves) tak jak "krasnoludek" posiada swoje źródło w polu elektrycznym, pochodzącym z dużej wysokości i wytworzonym przez wyjątkowo silne wyładowania, propagujące się ku ziemi. "Elfy" są to świetliste płaszczyzny przypominające kształtem naleśnika. Tego rodzaju zjawiska mogą wystepowac w parze z "krasnoludkami", pojawiaja sie jednak pierwsze i także pierwsze zanikaja. "Elfy" rejestruje sie na wysokosci okolo 75-100km.
3. "Blekitne fontanny" (ang. Blue jets) zarejestrowane zostały po raz pierwszy w 1994r przez E. M. Wescotta i D. D. Sentmana w trakcie przelotu samolotem ponad silna burza w stanie Arkansas. "Blekitne fontanny"rejestruje sie ponizej 40 km i w przeciwienstwie do " elfow" i "krasnoludkow", charakteryzuje sie intensywnym niebieskim kolorem. Świetliste stróżki "błękitnej fontanny", unoszą się z górnych części chmur burzowych z prędkością 120km/s. Jak na razie nie został wypracowany model fizyczny, opisujący dobrze to zjawisko.
4. Błyski promieniowania gamma (ang. Gamma-ray events) należą do najbardziej zagadkowych zjawisk elektrycznych zachodzących w wyższych warstwach atmosfery. Ich istnienie zostało potwierdzone przez satelitę Compton Gamma Ray Observatory, która zarejestrowała błyski gamma pochodzące od Ziemi. Błyski gamma rejestrowane były dotychczas jedynie ze źródeł jądrowych oraz astronomicznych, dlatego nie oczekiwano powstawania ich w atmosferze Ziemi. Do wyemitowania promieniowania gamma wymagana jest energia rzędu 1 MeV (miliona elektronowoltów). Zjawisko to, tak jak "błękitne fontanny" teraz dopiero zaczęło być badane dokładniej przez naukowców. Spodziewa się, że więcej informacji na temat atmosferycznego promieniowania gamma przyniosą obserwacje satelitarne.
Obecnie naukowcy sformułowali jedynie teorie przyczyn pochodzenia "krasnoludkow" i "elfow". Teoria pochodzenia pozostałych dwóch zjawisk nie jest ugruntowana przez badania. Uczeni na całym świecie ciągle zbierają dane na ten temat.
