我們都有碰過傾盆大雨的經驗，當被碩大雨滴砸中，你或許只覺得痛，但對蝴蝶一樣小巧的昆蟲來說，幾乎就像被保齡球砸中危險，為什麼昆蟲似乎都不會因被大雨擊中受傷？
為了深入了解不同動植物如何減輕大雨帶來的危險，康乃爾大學團隊運用高速攝影機，以每秒 5,000 至 2 萬幀的速度觀察水滴落在蝴蝶、飛蛾、蜻蜓、鵜鶘羽毛和連香樹（katsura）葉片的影響。
研究作者、生物環境工程師 Sunghwan Jung 指出，撞擊力並不是雨滴的唯一問題。雨水也可能嚴重破壞昆蟲的飛行能力，或剝奪鳥類的體溫，限制身體和每顆雨滴接觸的時間，對許多動物來說至關重要。
「對小動物而言，被雨滴打中大概是最危險的事。」
過去也有研究進行類似觀察，但當時實驗用的水滴落下速度遠低於實際雨滴（每秒可達 10 公尺），為了更了解實際情況，康乃爾團隊決定測試更符合實際水滴落在不同表面的撞擊動力學。
研究人員觀察到，當水滴與葉子、蝴蝶翅膀表面接觸時，會掉落到微小的顛簸或尖刺上，讓水滴內產生像衝擊波的波浪。隨著波浪相互干擾，水滴表面出現皺褶，使表面尖刺有機會戳穿水膜，將水滴破裂成更小的碎片。
（Source：Sunghwan Jung et al. CC BY-NC-ND 4.0）
除此以外，昆蟲和植物表面的天然奈米級蠟層也有助排水，研究人員推算，在蠟層與碎裂雨滴的凹凸結構協助下，液體與表面間接觸時間減少近 70%，可說大幅減少了熱量和動量傳遞，對需要保持熱量的微小昆蟲來說是巨大的不同。
有趣的是，《美國國家科學院院刊》（PNAS）的研究也提到，自然界其他生物似乎老早就注意到這項功能並加以利用。後續的實驗，團隊發現真菌會利用這層植物防禦，讓孢子附著在零散的雨滴碎片來增強自身的擴散能力。
這是第一項了解高速雨滴如何在天然表面作用的研究。Jung 認為，在具微米級凹凸結構和奈米級的蠟層下，可說這些生物體天生就有超疏水（hydrophobic）表面。
就像受荷葉啟發的防水塗層，更進一步了解蝴蝶翅膀的微尖刺在打碎雨滴的作用，可幫助工程師開發更高級的防水材料。「超疏水表面有廣大需求市場，但要製造受啟發的實際工程產品，耐用性還是最大問題。」
（首圖來源：pixabay）
