在降雨過程中，水滴會在初期因空氣湍流及下降速度的差異發生碰撞而導致合併，然後在快速下落的過程中因空氣阻力而破碎成小的雨滴。

大家也許對“神舟十號”宇航員王亞平在太空中做的“水球”實驗印象深刻，在空間站微重力環境下，水滴可以聚集在一起形成一個碩大的球，透過它，你可以清晰地看見宇航員的倒影。

這個實驗許多宇航員都有做過，由於繞地球快速飛行，受離心運動的影響，空間站的慣性力與重力相互抵消，如果操作足夠小心，你可以得到一個近乎完美的水球。

當然，在地面上由於重力的原因，水球長不到這麼大。你可以在清晨的小草上找到一些晶瑩的露珠，小水滴越小，它越接近圓球形狀。

小水滴呈現球體形狀，是由於它內部分子間的拉力，也就是氫鍵的力量。

水分子是一種極性分子。由於氧原子比氫原子的電負性更強，在與氫組成共價鍵時，氧會將氫表面的電子更多地拉向自己一邊，這樣在水分子中氧原子一端帶更多的負電，而氫原子一端則相應帶正電。由於電極性帶來的庫倫力，每個水分子可以與相鄰的四個水分子相互吸引，這就是氫鍵。

氫鍵的力是水滴的內聚力，這個內聚力很強大，它將水分子聚攏在一起，並且使水滴的表面收縮到最小。我們知道在相同體積下球體的表面積最小，所以水滴會趨向於球體，並且在水滴的表面形成表面張力。相對於其它大多數液體，水的表面張力是最強的，以至於當你將一滴水滴到水面時，它會在水面彈跳停留而不立刻融合。

在雲層中有無數細小的雲滴，它們的直徑大多在2~10μm之間，儘管雲滴之間會發生頻繁的碰撞，但這種碰撞的力量不足以克服表面張力。水滴發生合滴並不如你想的那樣簡單，兩個水滴相遇時往往會彈開，它們很難合為一體變成大水滴，這也是許多時候濃雲密佈卻不下雨的原因之一。

合滴往往在雨水穿破雲層的時候才會發生。當高空寒冷雲層中的冰晶和雪花降落到下方溫暖區域中時會融化成雨滴，這時候如果遭遇比較強烈的湍流，一部分融化的水滴會與上方掉落下來的水滴或冰晶相互撞擊，這種撞擊力足以抵消水滴自身的內聚力，於是水滴合二為一形成大雨滴。

在雲物理學中，合滴的產生取決於上升氣流造成水滴之間相對速度差。空氣湍流使雨滴有更多的機會發生碰撞，從而克服表面張力完成合滴。

雨滴是什麼形狀的？你可能會不假思索地回答：“這麼簡單，下面圓圓，上面尖尖！”

其實這只是水從水龍頭剛剛滴落的形狀，而不是雨滴的形狀。

當水滴從水龍頭滴落時，受內聚力的影響，水滴與其上方的水之間出現“藕斷絲連”的情況，直到內聚力無法克服重力，水滴發生斷裂而掉落。從下面這兩張照片中我們可以看得更清楚。

你可能會說：水滴剛剛離開水龍頭的速度很低，所以它看起來是球形的，而在高速下降的過程中，水滴受空氣阻力的影響，它會自動呈現下面這種“水滴狀”的完美氣動外形。

很遺憾，你又錯了。水滴在快速下落的過程中受其大小尺寸的影響而呈現不同的形狀，但沒有一種形狀是帶著尖尖尾巴的。總體來說，1毫米以下直徑的小水滴會呈現近似球形；當雨滴大於2毫米時，它會像一個下面平坦的包子；4毫米大小的雨滴會發生凹陷，變成窩窩頭的形狀。同時，受氣流影響，雨滴在空氣中會發生不規則的變化，而大於5毫米的雨滴就會發生分解。

水滴的分解是由其自身的大小、下降的速度以及空氣阻力等因素決定的。通常情況下，雨滴的大小介於0.5毫米至4毫米的範圍內。

當直徑大於5毫米的雨水下落時，空氣阻力會作用於雨滴的底部，將其“吹”成扁平狀；

隨著速度的加快，雨滴的中間發生凹陷，變成降落傘的形狀；

降落傘的破裂，雨滴破碎成若干個細小的水滴。

上圖是科學家利用風洞拍攝的水滴下落的連續影象，當一個直徑為6毫米的水滴以10米/秒的最終速度下落時，科學家每隔4.7毫秒對其進行一次成像，最終拍攝到其分解的全過程。

當然，並不是所有的大雨滴都會以同樣的方式分解成小雨滴，有些水滴會跳過“降落傘”的階段而直接破碎。下圖同樣是一個直徑6毫米水滴的下落分解過程：

因為雨滴絕大多數只有豌豆那麼大個兒，更大的雨滴會在空中就分解成小水滴掉落下來。

當然，並不是所有的雨滴都只有豆大，在氣象條件合適時，雨滴的大小可以達到9毫米直徑。其中一個原因是森林火災使雲層中含有非常多的灰塵，有這些顆粒物充當凝結核可以使雨滴的內聚力更強；另一個原因是，積雨雲的雲底非常靠近地面，以至於雨滴還沒來得及分解就已經落地了。

雨滴的合滴、分解都與其內聚力和空氣之間有密切的相互作用：上升的湍流造成雲層中雨滴相互碰撞，當其撞擊力足以克服水滴內聚力時，雨滴發生合併；而大於5毫米的雨滴會在空氣阻力作用下被撕裂，變成小水滴。