上海下了这么久的雨，你还不知道它是啥形状？

在创历史的连续高温之后

最近的上海又开始了

说下就下的局部阵雨模式

正在经历局部暴雨的陆家嘴三件套 | 来源：见水印

未来几天，局部阵雨出现的频率超高

来源：上海市气象服务中心

接连的雨水带来降温，也带来一些生活的不便，更带来一些有趣的现象。比如，有人曾经拍到，豆大的雨滴落到河面、湖面、乃至于积水的表面，形成了一个又一个水泡泡。

雨水还会吹泡泡？

这是……地面上残留了洗洁精？还是雨滴成了精？你见到的雨，真是你以为的雨吗？

01

雨滴不是你想象中的形状！

现在，请闭上眼睛想象一下，雨滴是什么形状的？

大部分人肯定会想出一个上面尖尖、下面圆圆的水滴形状，就像这样：

但真实的雨滴不是这样的。

那么雨滴会像《三体》中对“水滴”武器的描述一样吗？表面绝对光滑、完美无瑕疵？

来源：豆包AI生成

很遗憾，也不是这样的。

真正的雨滴形状多种多样，非常百变。这是因为雨滴在空气中因重力作用下落时，会受到表面张力、空气动力、内部压力及湍流等多种力的共同影响，从而表现出不同的微物理特性，包括尺度、速度、形状、轴比、摆动行为、空间取向以及相应的谱分布特征[1]。

这些特性与雷达回波之间存在密切关联，成为天气雷达进行定量降水估算的重要依据[2]。雨滴的尺度和速度是揭示土壤侵蚀陆面过程机制的关键参数[3]，而其形状和折射率则是研究雨滴对电磁波散射和衰减影响的基础前提[4]。由此可见，对雨滴开展研究，是一件非常有科学意义的事情。

解释了这么多，下面我们来看看雨滴究竟是什么形状。

02

雨滴还有“家谱”？！

咱们首先，就要从“雨”的大小说起。这里雨的大小，不是通常说的降水量的大小，而是指雨滴的大小，这两者有一定关系，但并不是一回事。

在气象观测中，降雨强度与雨滴谱是两个核心观测要素。降雨强度是指特定时间段内的平均降雨量，该数值由大量雨滴累积而成，计量单位为毫米[5]。

雨滴谱则反映了雨滴粒径的分布特征，其纵轴表示各粒径对应的雨滴数量，横轴则为将雨滴平面尺度转换为等体积球体后的半径值[5]。所以，雨滴谱就是用来记录雨滴大小的一种方法。

雨滴谱图像 | 参考文献6

由上图可见，雨滴有大有小，而不同大小的雨滴，其形状又会有所不同。

当雨滴较小(直径＜2mm)时，雨滴基本保持球形，随着雨滴的增大(直径＞2mm)，雨滴呈现顶部圆滑、底部平坦的形状，雨滴越大形状越扁。这是因为直径越大，下落过程中受到气流的影响也更明显，所以就把雨滴底部“吹得”越发平坦，逐渐接近于“旺仔小馒头”的形状。

根据雨滴形状的一些模拟公式，我们模拟出了不同直径状态的雨滴形状，由此可以大致出雨滴的样子：

还有更大的雨滴了吗？其实很难了。在自然条件下，由于空气阻力的作用，雨滴的直径存在一个理论上限，雨滴最大直径大概在6.5mm左右，超过此尺寸的雨滴会在下落过程中变得不稳定而发生破裂，重新变成“小雨滴”。

不同直径的雨滴具有不同的最终速度，当直径为1.0mm（绿色点）时，速度约为3.79m/s；而当直径达到最大值的6.5mm（红色点）时，速度达到约11.65 m/s。

03

吹泡泡的秘密

而在下大雨时，池塘水面、地面上出现的气泡，与雨滴的直径、下落速度以及水的表面张力密切相关。

较大的雨滴（直径通常超过4毫米）从空中落下时，其终端速度可达8-9米/秒。当这些高速的大雨滴撞击池塘水面时，其动能会瞬间冲击水面，如同小石子投入水中，使水面凹陷并夹带一部分空气进入水中。

水的表面张力在此过程中起到了关键作用。表面张力是水分子之间相互吸引产生的、使液体表面尽可能收缩的力。当雨滴将空气带入水中后，水的表面张力会迅速包裹住这些空气，形成一层薄薄的水膜，从而将空气囚禁在内，形成一个个气泡。

因此，大雨滴因其较大的直径和较高的速度，能携带更多的空气侵入水中，并在表面张力的帮助下形成我们所见的水泡。若雨滴太小或速度太低，则难以带入足够空气形成稳定气泡。

雨滴过大，速度过快也不容易形成泡泡

这就是雨滴吹泡泡的秘密，在为我们带来一丝清凉的同时，也带来一丝趣味。如果你正在经历局部降雨，不妨顺便观察一下今天的雨滴吧！

参考文献

[1]Michaelides S． Precipitation: Advances in Measurement，Estimation，and Prediction［M］． Berlin，German: Springer，2008．

[2]杨军，陈宝君，银燕．云降水物理学［M］．北京: 气象出版社，2011．

[3]朱亚乔，刘元波．地面雨滴谱观测技术及特征研究进展［J］．地球科学进展，2013，28(6): 685-694．

[4]刘西川，高太长，秦健，等．降雨对微波传输特性的影响分析［J］．物理学报,2010,59(3): 2156-2162．

[5]张兰.基于雨滴谱的降雨强度反演算法研究[D].南京信息工程大学,2018.

[6]刘西川,高太长,刘磊,等.基于粒子成像测速技术的雨滴微物理特性研究[J].物理学报,2014,63(02):469-475.

[7]钱允祺,陶士珩.黄土高原降雨雨滴最终速度的分布律[J].西北农业大学学报,1998,(05):23-27.

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来源：上海科技馆

责任编辑：杨昊霖

校审： 姚佳森

终审： 沈蔚