最近寫了幾篇關於槍支與子彈的文章，其中大多涉及子彈在運動中的物理學，這引起了一些朋友的興趣。昨天與幾個朋友閒聊的過程中，有人提出一個問題：當一個人在大雨中射擊時，下落的雨水會擊中子彈嗎？如果雨很大，會不會把子彈給打落在地呢？
這是一個很有趣的問題，相信你也希望知道答案，我們今天就來聊一聊。
暴雨中的狙擊
兩個相反的觀點
戰爭不是花前月下，不會說下雨的時候大家都呆在家裡卿卿我我纏綿不出門，只有天晴時大家才跑出來幹一仗。
如果天上下著大雨，士兵們還能做到精準地射擊嗎？
有一種觀點認為，子彈在超音速飛行時會在彈尖部位壓縮空氣激起壓力波，這種激波很強大，它會把雨滴推開，雨水不能穿透激波，自然也就無法影響到子彈的飛行。
而另一些人則持完全相反的看法，他們覺得雨滴做的是自由落體運動，它們的速度很快動能也很大，當雨點打到我們臉上時都會覺得疼，密集的雨點自然也能把子彈給打落下來。
子彈與雨水誰厲害？
這兩種觀點看起來都挺有道理，到底哪一方是正確的呢？
他們都犯了錯誤。
接下來我們將從物理學和實驗的角度來分析他們錯在了哪裡。
雨滴能不能穿過激波？
超音速飛行的子彈確實會因壓縮空氣引起激波。激波是什麼？是一陣風嗎？
子彈飛行時的激波
與炸藥爆炸形成的衝擊波不同，子彈在飛行過程中引起的激波是壓縮空氣造成的“弓震動”，它是一種縱向機械壓縮波，與我們平時聽到的聲波在性質上是相同的。下圖是平面壓縮波的動畫：
聲波是一種縱向壓力波
如果我們換個角度，從子彈的後方觀察它對空氣的壓縮作用，可以看到子彈尖端引發空氣振動的全向脈衝波在二維網格上的情形。儘管它像水面的漣漪，但二者在性質上是不同的，漣漪是橫波。
全向脈衝波在二維網格上
弓震動波不是持續的衝擊，而是流體被壓縮再釋放的短暫過程。我們知道雨滴是水，它與空氣一樣是流體。當雨滴穿過子彈造成的激波時，它自身也會產生振動，於是激波穿過雨滴，不會對它的運動產生影響。
雨滴會擊落子彈嗎？
通過前一節的分析，我們已經知道子彈在飛行過程中產生的激波並不能成為它的“金鐘罩”，雨滴還是有可能擊中子彈的。那麼，雨滴會將子彈打落下來嗎？
在暴雨與注的情況下，最大的雨滴可能達到5mm直徑，它的最終下降速度約9m/s。這主要是因為空氣的作用，更大的水滴在下落的過程中會被氣流撕裂變成小水滴。同樣也是因為受到空氣阻力的影響，毛毛雨的掉落速度在般約為2m/s，最大的雨滴速度也不會超過9m/s。
射擊
直徑5mm的雨滴大約重0.065g，根據動能定理：Ek = (1/2) mv^2
我們可以計算出這個雨滴的最大動能約為0.0026J，也就是2.6毫焦耳。看起來微不足道，對吧？
子彈的運動速度極快，它的動能相對於雨滴來說要大得多。
一顆9mm手槍子彈重8g，它的出膛速度約358m/s，因此其槍口動能達500J；而一顆M16步槍子彈重3.6g，由於其出膛速度達990m/s，槍口動能達到驚人的1764J。
由於雨滴與子彈在動能上的巨大差異，因此雨滴“擊落”子彈也是錯誤的。
雨中射擊
實驗的驗證
曾經有一位名叫戴夫的優秀射手在使用.308 Winchester狙擊步槍參加狙擊手比賽的時候遭遇大雨，他發現在下雨時射出的一枚子彈差點脫靶，子彈擊中600碼外靶子的下邊緣，偏離靶心接近1米，這顯然不是他正常發揮的水平。
這到底是由什麼造成的呢？新墨西哥大學的研究人員和彈道專家一起進行了一次模擬實驗。
實驗依然使用戴夫比賽時的.308 Winchester狙擊步槍與125格令（8.1g）子彈，在槍口前方設置了一根塑料管子灑水來模擬大雨，同時，研究人員在槍口側面架起一臺超高速攝像機以每秒70000幀的速度來拍攝子彈出膛情況。
在第三次拍攝時，研究人員記錄下了子彈撞擊雨點的整個過程。
子彈在雨中的運動
在第1幀照片中，我們可以看到有一個雨滴出現在子彈的前上方；第二幀時子彈開始撞擊到雨滴；而在第4幀照片，我們可以很明顯地觀察到子彈上方的激波發生了改變，這是與雨滴撞擊造成的湍流影響到了子彈尖端產生的弓形激波。
子彈撞擊了一個雨滴
而在第9~12幀照片中，我們可以觀察到子彈的運動軌跡與它正常軌跡（黃線）之間發生了偏移，子彈向下的偏離顯然是與雨滴撞擊造成的結果。並且，我們從第11、12幀照片還可以看到另一個雨滴穿過槍口激波的情形，它的形狀並沒有受到影響，也沒有被衝擊波推離或擊碎。這再次證明了聲波並不會阻擋雨滴。
子彈的軌跡發生了偏移
子彈在被雨滴撞擊後，它在50碼（約45米）外的彈著點比正常位置向下偏移了10釐米。實驗人員不能肯定這顆子彈之後是否還撞擊到了其它的雨滴，但僅憑這12幀圖像我們已經可以確定一個雨滴就已經可以影響到子彈的飛行軌跡了。
總結：
我們通過理論和實驗兩方面驗證了下雨天打槍會出現什麼樣的後果：
雨滴不會被子彈的激波阻擋，它有可能撞擊到子彈；
對於子彈來說，雨滴的動能微不足道，它不可能擊落子彈；
對於高速運動的子彈而言，雨滴幾乎是靜止的，即便是瓢潑大雨，子彈與雨滴相撞的機會其實並不大，但在飛行過程中一旦碰到一個水滴，就會立刻影響到子彈的運動軌跡，並最終使其偏離目標。
狙擊手在大雨中射擊需要更多運氣
所以，狙擊手在下雨天射擊目標，不僅需要精湛的技術，還要祈禱他射出的子彈不要被雨點撞到。
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