盘点不同球类运动，谁是“球中之王”？******

　　近日，在世界杯比赛中

　　葡萄牙队3比2险胜加纳队

　　下半场，C罗通过点球

　　帮助葡萄牙队取得领先

　　图源：FIFA

　　被判点球后C罗亲吻足球

　　他闭上双眼，深呼吸

　　然后助跑、果断起脚

　　皮球势大力沉直窜对方球门

　　图源：新华社

　　C罗也成为历史首位

　　连续五届世界杯取得进球的球员

　　大家观看比赛时有没有想过

　　在如此多的球类运动中

　　足球的球速是最快吗？

　　哪种球飞得最远？

　　球速之“王”竟然是它？

　　所有球类运动无非是用手、脚、球棒或球拍击打球，球的尺寸、形状和重量差异使得它们具有不同的速度以及运动轨迹。

　　那么问题来了，在这些球类运动中，速度最快的是哪种球？是令人热血沸腾的足球，是挥汗如雨的网球，还是快得看不清轨迹的乒乓球？

　　图源：摄图网

　　答案其实是外形最不像球的羽毛球。

　　目前吉尼斯官方认可的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁，2017年1月10日，在印度羽毛球超级联赛上，科丁在正式比赛中杀出一记速度高达426 公里/小时（约118 m/s）的杀球。这意味着什么？这个记录中羽毛球的最高速度，比“复兴号”动车组列车最高运行时速（400公里/小时）还要快。

　　图源：Physics of ball sports各种球类运动的最高运动速度

　　羽毛球为什么能飞得那么快？原因其实并不复杂，主要是因为羽毛球比较轻（重量只有5克），并且球拍足够长（不超过680mm）。

　　图源：Annu. Rev. Fluid Mech 各种球的尺寸、重量及速度等基本参数

　　球体在空中的运动往往只受到空气阻力和重力的作用，它的速度一般只会逐渐减小（篮球等例外）。想要获得最快的运动速度，球体需要在离开运动员接触的瞬间获得最大的加速度。相对于网球、足球和其它球体，羽毛球非常轻，因此同等大小的力在它身上则会产生更大的加速度。

　　图源：Physics of ball sports 高尔夫球和羽毛球的挥拍动作

　　最能“飞”的球——高尔夫球

　　高尔夫球是飞得最远的球，单次击球可以移动200米以上，标准高尔夫球场，一般布置18个球洞，总长度要控制在6002～6400米，球场面积50～75公顷（1公顷=10000平方米），实际大小要根据球场的地形来确定。

　　不仅如此，高尔夫还走出了地球，成为了首个星际间的球类运动项目。1971年2月6日，执行阿波罗14号任务的宇航员艾伦·谢帕德（Alan Shepard）挥动球杆在月球上打起了高尔夫球，从而使他成为有史以来第一位，也是目前唯一一位在月亮上打过高尔夫球的人。

　　图源：NASA 正在月球打高尔夫球的宇航员艾伦

　　高尔夫球有一个让人大跌眼镜的现象：越是光滑的高尔夫球，越是飞不远。

　　我们都认为，球形是最完美的形体，表面越是光滑，则在飞行的过程中，球面与大气的摩擦就越少，同等用力的情况下，理应飞得越远。但是，高尔夫球不是这样。

　　图源：《高尔夫50年》高尔夫球的变迁

　　毛根海教授所著《奇妙的流体运动科学》一书中，有这么一个数据：同等条件下，布满小酒窝的高尔夫球，它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半，而飞行距离是光滑球的5倍。物体在流体中运动时，前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇使用“水滴型”外形就是为了减少形状阻力。

　　图源：科普中国

　　如上图，顶部的垂直竖版，其形体阻力最大，原因是其后方的“低压区”面积最大，第二个球体的低压区有所减少，直至底部的水滴型，其形状阻力最小。通过流体力学实验，人们发现，光滑的与布满小酒窝的球相比，后者产生的低压区面积更少。球上的无数小酒窝，它可以起到让空气紧贴球面的作用，这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的位置时才产生分离。

　　图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott

　　最受欢迎的球类运动——足球

　　无论是从影响力、参与人数还是赛事热度来看，足球都是当之无愧的世界第一运动。不过今天既然讲到球速和形体阻力的问题，那么我们也一起来看看足球缝线对足球轨迹的影响。

　　图源：百度百科

　　普天同庆足球是2010年南非世界杯决赛阶段设计的新款足球，也是最近几届世界杯中，最饱受批评的一个足球。在它还刚刚面世时，生产厂家就宣传说：这个球只用了8块表皮就将足球拼接完成，完美地包住了内胆，这是史上最圆的足球。

　　然而，这颗球却是守门员的“噩梦”。空气动力学家梅塔博士提出，“粗糙度的大小，决定了出现‘蝴蝶球效应’的最佳临界速度是多少。”

　　蝴蝶球轨迹蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没有旋转，从而导致它的飞行轨迹不可预测，守门员很难判断。蝴蝶球的原理是球表面上有缝线，在飞行过程中，气流经过缝线时，会产生更多湍流，由于左右不对称，湍流增加了球侧面的偏转力。尾流左右摇摆，飞行飘忽不定，如飞舞蝴蝶。

　　图源：中国科普博览常规足球通常将32块球面通过缝线拼合而成，缝线的总长度以及缝线的深度决定了足球的光滑度，缝线越多越粗糙。常规足球一般在48公里每小时球速时才会产生最大化的“蝴蝶球效应”。

　　而普天同庆足球，由于其总缝线长度很短，导致其成为当时最光滑的足球，经过空气动力学试验，人们发现，在80～88公里每小时球速时，普天同庆才会产生最大化的蝴蝶球效应，而80公里左右时速恰恰是射门，以及任意球的典型球速。

　　END

　　资料来源：央视科教、科普中国、中国科普博览、知乎

　　整理：董小娴

强冷空气来袭！多地气温将暴跌20℃以上******

　　据中国天气网消息，2023年首场大范围雨雪即将上线，预计11日至15日，这股强冷空气将给我国带来剧烈降温、大风及大范围雨雪，东北、江淮、江南等地部分地区气温将暴跌20℃左右，华北、黄淮等地有明显雨雪，不少地方将是今冬初雪。

　　全能型冷空气带来大范围雨雪

　　华北黄淮等地初雪虽迟但到

　　“这股强冷空气具有影响范围广、降温幅度大、雨雪范围广且相态复杂的特点。”中国天气网气象分析师张娟介绍，此次冷空气强度强，推进速度较慢，加上有南支槽配合水汽输送，所以造成雨雪范围较广，我国除西藏以外的其余大部地区都会先后受到雨雪的波及。

　　从具体的雨雪进程来看，10日至12日新疆北疆地区持续风雪天气，阿勒泰、塔城等地将有大到暴雪，西北地区东部、华北、黄淮会有分散性的雨雪天气；13日随着冷空气逼近，冷暖气流正面“开战”，西北地区东部、华北、东北到江南中北部等地自西向东、自北向南将先后出现雨转雨夹雪或雪。

　　13日早晨，雨雪分界线将位于甘肃南部至华北北部、黑龙江南部；14日早晨，南压至华北南部、陕西南部；15日早晨，到达贵州北部至长江中下游沿线；16日，进一步南压至贵州南部至江南中北部一线。

　　较强降雪主要集中在内蒙古中部、河北西北部、山西北部、山东南部的部分地区，这些地方可能出现中到大雪、局地暴雪，新增积雪将在5厘米左右。

　　省会级城市中，北京、天津、石家庄、太原、济南都有可能在13日前后迎来今冬初雪。和常年相比，当地今冬初雪时间均已经迟到了一个月以上。“不过目前预报时效较远，最近异常的暖会让雨雪相态的转换有一定不确定性，需临近再关注。”张娟说。

　　值得一提的是，由于此次暖湿气流强盛，大气不稳定能量增强，12日至14日期间，江淮、江汉、江南等地的部分地区还将出现同期少见的闪电和对流性降水天气。

　　我国多地气温将暴跌20℃以上

　　湖南江西等地从初夏跌至深冬

　　由于近期回暖迅猛，因此这次冷空气带来的降温将非常剧烈，其中东北地区、江淮、江南等地部分地区气温降幅将达到20℃，局地甚至能达到25℃左右。降温过后，中东部大部地区平均气温将由前期偏高逐渐转为偏低，全国冷暖形势将实现大逆转。

　　从降温进程来看，西北地区将率先受到影响，11日至12日，新疆、甘肃、青海降温幅度可达6～12℃，新疆北部降温超过14℃。

　　12日夜间到13日白天，内蒙古、东北、华北一带将出现6～12℃的降温，其中内蒙中东部、黑龙江、吉林等地降温将达到12～16℃，局地降温幅度可能达到20℃左右。像黑龙江省牡丹江市，12日最高气温2℃，15日就将降至-17℃，降幅可达19℃。

　　13日夜间到15日，黄淮、江淮、江南、华南等地也将开始自北向南陆续降温，其中山东南部、安徽、江苏北部、湖北东部、湖南、江西等地部分地区降温幅度有可能达到12～16℃，局地超20℃。以长沙为例，13日最高气温还有26℃，15日将骤降至2℃，降幅达到24℃，直接从初夏跌至深冬！

　　降温过后，17日早晨，最低气温0℃线将位于云南东部至贵州、江南中南部一线，-10℃线位于华北中南部、陕西南部一线。

　　友情提醒，本周中东部地区先暖后寒，降温如换季，各地公众应该密切关注天气预报，根据气温变化适时调整着装。同时，眼下已经进入春运高峰期，即将上线的大范围雨雪天气将对交通出行产生不利影响，提醒有出行计划的公众多关注气象部门的预报预警信息以及交管部门的路况信息，妥善安排行程，安全顺利出行。

　　来源：中国天气网

　　监制：张越

　　编辑：周喆、伍越