一滴雨从几千米高空落下，按照自由落体公式计算，落地时速度应该超过200米每秒，这比子弹出膛还快。可我们每天淋雨，顶多觉得有点疼，从没听说谁被雨砸死过。这中间到底发生了什么？
雨滴落地速度堪比子弹？
我们先来算一笔账。
一滴中等大小的雨滴，直径大约2毫米，质量约4.2毫克。假设它从1500米的云层落下（这是常见积雨云的高度），如果完全按照自由落体运动，忽略一切阻力，套用自由落体速度公式公式v=√(2gh)，落地速度将达到171米每秒。
171米每秒是什么概念？普通手枪子弹的出膛速度大约在300-400米每秒，而一些小口径手枪的弹头速度也就200米每秒出头。也就是说，一滴"理想状态"下的雨滴，落地时的速度已经接近子弹的一半了。
更关键的是，雨滴不是一滴两滴地落。一场中等强度的降雨，每平方米每秒会落下大约2000滴雨。如果这些雨滴都以170米每秒的速度砸下来，那简直就是一场"水弹扫射"，站在雨里相当于被机枪扫射，只不过子弹换成了水珠。
1941年，美国气象学家威尔弗里德·兰米尔在研究云层物理时就注意到了这个问题。他发现，如果雨滴真的按照自由落体规律运动，那地球上根本不可能演化出陆生生物。任何暴露在雨中的生命都会被高速水滴击穿。
但现实是，我们不仅活着，还能在雨中漫步、甚至觉得挺浪漫。这说明什么？说明那个"自由落体"的前提本身就是错的。雨滴从来就不是自由落体。
空气不是"空"的，它其实是一堵隐形的墙
我们平时很少意识到空气的存在，因为它太轻、太透明了。但对于一滴正在下落的雨滴来说，空气可不是什么"虚无"，而是一堵实实在在的墙。
当雨滴开始下落时，它会受到空气阻力。这个阻力有个特点：它跟速度的平方成正比。也就是说，雨滴下落得越快，遇到的阻力就越大。
刚开始，雨滴从云层里掉出来，速度很慢，阻力也很小，重力占主导，所以雨滴在加速。但随着速度越来越快，阻力也越来越大。当阻力增大到和重力相等时，雨滴就不再加速了，它达到了所谓的"终端速度"。
1949年，美国气象学家法里斯·甘恩和吉尔伯特·金泽尔在约翰霍普金斯大学做了一系列经典实验。他们用高速摄影技术精确测量了不同直径雨滴的实际下落速度。结果发现：
直径1毫米的小雨滴，终端速度只有4米每秒；直径2毫米的中等雨滴，终端速度约6.5米每秒；直径5毫米的大雨滴（这已经接近雨滴的极限大小了），终端速度也不过9米每秒。
9米每秒是什么概念？大约相当于一个人全力奔跑的速度，或者一辆自行车正常骑行的速度。和之前算出的171米每秒比起来，实际速度只有理论值的5%左右。
这个差距是空气"硬扛"出来的。
为什么空气能扛住这么多？因为雨滴太小了。直径只有几毫米的水珠，表面积相对于它的质量来说非常大。物理学上叫"表面积-体积比"很高。这意味着雨滴的"迎风面"相对于它的重量来说很大，空气阻力的"刹车效果"就特别明显。
打个比方：一张A4纸和一个铁球从同样高度扔下来，铁球很快落地，纸却飘飘悠悠。不是因为纸更轻（虽然确实更轻），而是因为纸的表面积相对于它的重量来说太大了，空气兜住了它。
雨滴就是那张"纸"，只不过它是液态的。
为什么雨滴永远长不成“杀人水弹”？
你可能会想：那如果雨滴特别大呢？比如一个直径1厘米甚至更大的"超级雨滴"，是不是就能突破空气阻力，砸出危险的速度？
答案是不可能，因为大雨滴根本不存在。
这就涉及到雨滴的另一个物理特性了，表面张力与空气动力的对抗。
雨滴之所以能保持"一滴"的形态，靠的是水的表面张力。表面张力就像一层无形的"皮肤"，把水分子包裹在一起。但这层皮肤是有极限的。
当雨滴下落时，它不是保持完美的球形，而是会被气流压成"汉堡包"的形状，上面扁平，下面鼓起。直径越大，这个变形就越严重。当直径超过大约5-6毫米时，变形会剧烈到表面张力撑不住，雨滴就会被撕裂成几个小雨滴。
2009年，法国物理学家伊曼纽尔·维兰特和他的团队在实验室里用高速摄像机拍下了这个过程。他们发现，一个直径6毫米的大水滴在下落过程中会剧烈震荡，边缘像果冻一样抖动，最后"啪"地一下裂成两三个小滴。整个过程只需要几毫秒。
这意味着什么？意味着大自然给雨滴设了一个"上限"。不管云层里的水汽多充沛，最终落到你头上的雨滴，直径最多也就5毫米左右。再大的雨滴还没落到地面，就会在空中自我解体成小雨滴，而小雨滴的终端速度更低。
这是一个精妙的"负反馈"机制：雨滴越大，下落越快，变形越严重，越容易碎裂，最终永远不会变得太危险。
有人可能会问：那冰雹呢？冰雹可不会"自爆"，它是固体的。
没错，这就是为什么冰雹真的能砸死人，而雨滴不能。
2020年，印度拉贾斯坦邦的一场冰雹造成了6人死亡，冰雹直径达到了10厘米以上，落地速度估计超过50米每秒。固态的冰块没有表面张力崩溃的问题，可以长到很大，而且密度比水更高，终端速度也更高。
同样是从天上掉下来的水，液态的雨滴有"自我限速"和"自我限大"两道保险，固态的冰雹就没有。大自然的物理规则，有时候比我们想象的更"偏心"。
为什么你的身体，比雨滴“硬”得多？
即便我们假设有一滴雨真的以极高速度砸到你身上，你也不一定会受伤。因为人体本身就有相当的抗冲击能力。
要对人体造成伤害，关键不是速度，而是"动能"和"接触面积"的综合效果，物理上叫"压强"。
一滴直径2毫米的雨滴，质量约4.2毫克，以6.5米每秒的速度砸到皮肤上，动能只有0.00009焦耳。作为对比，用手指轻轻弹一下自己的胳膊，产生的动能都比这大几百倍。
而且雨滴是液体，它砸到皮肤上会"溅开"，冲击力会在瞬间分散。不像子弹是固体，所有能量都集中在一个点上穿透。
1962年，美国陆军研究所的生物力学实验室做过一系列测试，研究高速液滴对皮肤的冲击效果。他们发现，只有当水滴速度超过50米每秒、且液滴较大时，才可能对裸露皮肤造成可见的瘀伤。而自然界的雨滴根本达不到这个速度门槛。
当然，有一些特殊情况下，雨滴确实可以造成伤害，比如飞机在高速飞行时穿越雨区。飞机的速度可以达到200-300米每秒，相当于是"人主动去撞雨滴"。这时候，雨滴的相对速度就极高了，确实会对飞机蒙皮造成侵蚀。这种现象叫做"雨蚀"，是航空工程中必须考虑的问题。
但你只要站在地上，速度为零，雨滴就永远伤不了你。
下次淋雨的时候，也许可以想一想，那不是雨砸不动你，而是整个大气层在替你扛着呢。
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