Ảnh cắt từ clip ngắn ghi lại chuyển động của tia sét "Gigantic Jet" (Ảnh: Kevin Palivec). Sét từ giông bão không chỉ phóng xuống mặt đất. Đôi khi, chúng di chuyển theo chiều ngược lại, tạo thành một dạng phóng điện hiếm thấy, được gọi là "sét thượng tầng khí quyển". Sở dĩ có tên gọi như vậy, là bởi những tia sét này xuất phát ở phần đỉnh của các đám mây, và phóng tới rìa dưới của tầng khí quyển. Hiện vẫn chưa rõ nguyên nhân, cũng như cách thức hình thành của những tia sét này, vì việc "tận mắt" bắt gặp chúng, hay thậm chí ghi lại khoảnh khắc cũng là vô cùng khó khăn. Điểm khởi đầu của nghiên cứu là một clip ngắn do bởi Kevin Palivec - nhà khoa học khí quyển, kiêm nhiếp ảnh gia, ghi lại ở vùng Trung Texas (Mỹ). Trong đoạn clip, có thể thấy tia sét "Gigantic Jet" (một dạng hiếm gặp của sét thượng tầng khí quyển) xuất phát từ một khu vực nằm trên đỉnh của đám mây, ở độ cao khoảng 15 - 20 km. Sau đó, nó phóng điện lên khu vực phía trên, chạm tới tầng điện ly - hay phần khí quyển của hành tinh chúng ta kéo dài từ khoảng 48 km từ bề mặt, đến rìa không gian nằm cách xa 965 km. Khác với một tia sét thông thường, sét thượng tầng khí quyển thường kết nối với nhau thành một chùm rất dày, và cũng giải phóng một lượng điện tích gấp khoảng 3 lần ở khu vực giữa đám mây và tầng điện ly. Tia sét đặc biệt này cũng xuất hiện trong một cơn bão đất liền, thay vì biển - nơi ghi nhận các hiện tượng tương tự xảy ra phổ biến hơn. Gigantic Jet chụp tại vùng núi lửa Mauna Kea, Hawaii (Ảnh: Getty). Bên cạnh Gigantic Jet, người ta cũng ghi nhận một số trường hợp dị biệt khác, như sét dị hình (Sprite) xảy ra do các điện tích dẫn theo tia sét phóng từ vùng đỉnh của đám mây hoặc mặt đất; hay sét dị hình xanh (Blue jet) trông giống như một ngôi sao băng di chuyển trong tầng bình lưu... Hầu hết những tia sét đặc biệt này diễn ra trong khoảng thời gian ngắn, chỉ từ vài mili-giây. Đôi khi, chúng được cho là nguyên nhân gây ra những sự cố không thể giải thích được của các phương tiện có tầm hoạt động cao, hoặc khi chúng di chuyển lên phía trên đám mây để né tránh cơn bão nhiệt đới. Việc ghi lại được tia sét đặc biệt đã phần nào giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách thức mà hiện tượng phát sáng tạm thời tương tự được hình thành.
Một cảnh quay hy hữu ghi lại tia sét khổng lồ bắn lên những đám mây thay vì phóng xuống. Trong nhiều năm, hiện tượng này đã thách thức sự hiểu biết của các nhà khoa học.