Ha az ember egy esőcseppre gondol, lelki szemei előtt biztosan megjelenik a jellegzetes, stilizált könnycseppforma, amivel gyerekrajzoktól az időjárás-jelentések illusztrációiig mindenhol találkozhatunk. Egészen logikus is, hogy ilyennek képzelünk egy esőcseppet, hiszen amikor például az ablaküvegen látjuk őket legördülni (vagy egy könnycseppet egy arcon), azok valóban nagyjából ilyen formájúak. Sok ezer éven át így gondolta ezt mindenki, tulajdonképpen látatlanban, hiszen amikor esik az eső, nem elég jó a szemünk ahhoz, hogy a cseppek formáját láthassuk. Aztán amikor a technológiai fejlődés elhozta a nagy sebességű és nagy felbontású fényképezést, a szuperlassított felvételek nagy meglepetést hoztak:
a hulló esőcseppek egyáltalán nem ilyen formájúak.
Az eső úgy jön létre, hogy a felhők magas páratartalma kicsapódik pici vízcseppekké, és azok a gravitációnak engedelmeskedve lehullanak a földre. Alapvetően a magasságtól és a hőmérséklettől függ, hogy ezt mi idelenn eső, jégeső vagy hó formájában kapjuk a nyakunkba. Egy átlagos esőcseppnek nagyjából 2 percbe telik, mire leér a földre (de extrém esetben ez akár 7 perc is lehet), és ezalatt elég sok minden történik vele. Egyvalami azonban biztosan nem: nem találkozik szilárd anyaggal, aminek a súrlódása létrehozza a klasszikus cseppformát az arcon legördülő könnycsepp vagy a csöpögő csapból lassan összegyűlő, majd lepottyanó vízcsepp esetében.
Amikor egy esőcsepp megszületik, gömbalakot vesz fel. Ennek az oka a felületi feszültség, ami minden folyadéknak a sajátja: a folyadékok a fizika törvényeinek engedelmeskedve mindig a lehető legkisebb fajlagos felületű alakot igyekeznek felvenni, ez pedig a gömb. Ez azonban csak addig áll fenn, amik más erőhatás nem éri a vízcseppet. Zuhanás közben az esőcsepp alakját két hatás alakítja: a felületi feszültség, ami a gömbformára törekszik, és a légáramlat, ami a csepp alsó részét éri. (Oké, ez valójában nem a levegő mozgása, hiszen az esőcsepp mozog, a levegő pedig nagyjából mozdulatlan, de a cseppre ható erők szempontjából ez olyan, mintha széllel szemben haladna. Abba most egyelőre ne menjünk bele, hogy közben amúgy fújhat a szél is, tetszőleges irányban és erővel.)
Az, hogy a két erőhatás eredője milyen formát ad a vízcseppnek, alapvetően a csepp méretétől függ. Nagyjából egy milliméteres nagyságig a felületi feszültség a nyerő, és gömbformában tartja a vizet. Ahogy az esőcsepp lefelé halad a felhőből a felszín felé, óhatatlanul is ütközik és összeolvad más cseppekkel, így növekszik a mérete, és eltolódik az őt érő erőhatások egyensúlya is. Nagyjából két milliméteres átmérőnél a csepp alját érő légellenállás ereje már akkora, hogy eltünteti a görbületet, így az esőcsepp egy zsömlére kezd emlékeztetni, alul lapos, felül – ahol továbbra is a felületi feszültség az úr – gömbölyded. Három milliméter környékén a csepp alsó része elkezdi feladni, és a légáramlás egyre nagyobb mélyedést váj bele, így a formája olyan lesz, mintha egy babszemet néznénk oldalról. Ha még tovább növekszik a mérete, az alulról érkező erőhatás már egészen elvékonyítja, és olyan lesz, mint egy fogantyú nélküli esernyő. Végül, négy és fél milliméter körül az erőhatások szétszakítják a cseppet, az így létrejövő kisebb darabokat pedig újra gömbbé rántja össze a felületi feszültség, majd az egész folyamat kezdődik elölről.
Öt milliméternél nagyobb esőcseppek így elméletileg nem létezhetnek, de a gyakorlatban mégis: a legnagyobb, tudományosan dokumentált cseppekben hulló esőben 8,6 milliméteres rekordert mértek a kutatók. Ilyen anomáliák akkor jöhetnek létre, ha további erőhatások csatlakoznak a felületi feszültség és a vízcsepp alját nyomó légáramlat küzdelmébe. Tipikusan nagyra tudják növeszteni az esőcseppeket például a zivatarokon belüli erős levegőfeláramlások.
