最近写了几篇关于枪支与子弹的文章，其中大多涉及子弹在运动中的物理学，这引起了一些朋友的兴趣。昨天与几个朋友闲聊的过程中，有人提出一个问题：当一个人在大雨中射击时，下落的雨水会击中子弹吗？如果雨很大，会不会把子弹给打落在地呢？
这是一个很有趣的问题，相信你也希望知道答案，我们今天就来聊一聊。
暴雨中的狙击
两个相反的观点战争不是花前月下，不会说下雨的时候大家都呆在家里卿卿我我缠绵不出门，只有天晴时大家才跑出来干一仗。
如果天上下着大雨，士兵们还能做到精准地射击吗？
有一种观点认为，子弹在超音速飞行时会在弹尖部位压缩空气激起压力波，这种激波很强大，它会把雨滴推开，雨水不能穿透激波，自然也就无法影响到子弹的飞行。
而另一些人则持完全相反的看法，他们觉得雨滴做的是自由落体运动，它们的速度很快动能也很大，当雨点打到我们脸上时都会觉得疼，密集的雨点自然也能把子弹给打落下来。
子弹与雨水谁厉害？
这两种观点看起来都挺有道理，到底哪一方是正确的呢？
他们都犯了错误。
接下来我们将从物理学和实验的角度来分析他们错在了哪里。
雨滴能不能穿过激波？超音速飞行的子弹确实会因压缩空气引起激波。激波是什么？是一阵风吗？
子弹飞行时的激波
与炸药爆炸形成的冲击波不同，子弹在飞行过程中引起的激波是压缩空气造成的“弓震动”，它是一种纵向机械压缩波，与我们平时听到的声波在性质上是相同的。下图是平面压缩波的动画：
声波是一种纵向压力波
如果我们换个角度，从子弹的后方观察它对空气的压缩作用，可以看到子弹尖端引发空气振动的全向脉冲波在二维网格上的情形。尽管它像水面的涟漪，但二者在性质上是不同的，涟漪是横波。
全向脉冲波在二维网格上
弓震动波不是持续的冲击，而是流体被压缩再释放的短暂过程。我们知道雨滴是水，它与空气一样是流体。当雨滴穿过子弹造成的激波时，它自身也会产生振动，于是激波穿过雨滴，不会对它的运动产生影响。
雨滴会击落子弹吗？通过前一节的分析，我们已经知道子弹在飞行过程中产生的激波并不能成为它的“金钟罩”，雨滴还是有可能击中子弹的。那么，雨滴会将子弹打落下来吗？
在暴雨与注的情况下，最大的雨滴可能达到5mm直径，它的最终下降速度约9m/s。这主要是因为空气的作用，更大的水滴在下落的过程中会被气流撕裂变成小水滴。同样也是因为受到空气阻力的影响，毛毛雨的掉落速度在般约为2m/s，最大的雨滴速度也不会超过9m/s。
射击
直径5mm的雨滴大约重0.065g，根据动能定理：Ek = (1/2) mv^2
我们可以计算出这个雨滴的最大动能约为0.0026J，也就是2.6毫焦耳。看起来微不足道，对吧？
子弹的运动速度极快，它的动能相对于雨滴来说要大得多。
一颗9mm手枪子弹重8g，它的出膛速度约358m/s，因此其枪口动能达500J；而一颗M16步枪子弹重3.6g，由于其出膛速度达990m/s，枪口动能达到惊人的1764J。
由于雨滴与子弹在动能上的巨大差异，因此雨滴“击落”子弹也是错误的。
雨中射击
实验的验证曾经有一位名叫戴夫的优秀射手在使用.308 Winchester狙击步枪参加狙击手比赛的时候遭遇大雨，他发现在下雨时射出的一枚子弹差点脱靶，子弹击中600码外靶子的下边缘，偏离靶心接近1米，这显然不是他正常发挥的水平。
这到底是由什么造成的呢？新墨西哥大学的研究人员和弹道专家一起进行了一次模拟实验。
实验依然使用戴夫比赛时的.308 Winchester狙击步枪与125格令（8.1g）子弹，在枪口前方设置了一根塑料管子洒水来模拟大雨，同时，研究人员在枪口侧面架起一台超高速摄像机以每秒70000帧的速度来拍摄子弹出膛情况。
在第三次拍摄时，研究人员记录下了子弹撞击雨点的整个过程。
子弹在雨中的运动
在第1帧照片中，我们可以看到有一个雨滴出现在子弹的前上方；第二帧时子弹开始撞击到雨滴；而在第4帧照片，我们可以很明显地观察到子弹上方的激波发生了改变，这是与雨滴撞击造成的湍流影响到了子弹尖端产生的弓形激波。
子弹撞击了一个雨滴
而在第9~12帧照片中，我们可以观察到子弹的运动轨迹与它正常轨迹（黄线）之间发生了偏移，子弹向下的偏离显然是与雨滴撞击造成的结果。并且，我们从第11、12帧照片还可以看到另一个雨滴穿过枪口激波的情形，它的形状并没有受到影响，也没有被冲击波推离或击碎。这再次证明了声波并不会阻挡雨滴。
子弹的轨迹发生了偏移
子弹在被雨滴撞击后，它在50码（约45米）外的弹着点比正常位置向下偏移了10厘米。实验人员不能肯定这颗子弹之后是否还撞击到了其它的雨滴，但仅凭这12帧图像我们已经可以确定一个雨滴就已经可以影响到子弹的飞行轨迹了。
总结：我们通过理论和实验两方面验证了下雨天打枪会出现什么样的后果：
雨滴不会被子弹的激波阻挡，它有可能撞击到子弹；
对于子弹来说，雨滴的动能微不足道，它不可能击落子弹；
对于高速运动的子弹而言，雨滴几乎是静止的，即便是瓢泼大雨，子弹与雨滴相撞的机会其实并不大，但在飞行过程中一旦碰到一个水滴，就会立刻影响到子弹的运动轨迹，并最终使其偏离目标。
狙击手在大雨中射击需要更多运气
所以，狙击手在下雨天射击目标，不仅需要精湛的技术，还要祈祷他射出的子弹不要被雨点撞到。
