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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

【网络中国节·诗画节气】冬至：冬藏之气，至此而极******

   【网络中国节·诗画节气】

冬至：冬藏之气，至此而极

　　作者：侯楠楠

　　冬至到了。《月令七十二候集解》中记载：“冬至，十一月中。终藏之气至此而极也。”古人认为冬至为阴阳交替的时刻，“冬至一阳生，是阳动用而阴复于静也”，从此阴气盛极转衰，阳气开始萌生。冬至三候为“蚯蚓结，麋角解，水泉动”。此时天气仍十分寒冷，因此蚯蚓还蜷缩着身体冬眠；但因阳气初升，山中的泉水开始流动。不过，夏至时“鹿角解”，冬至时“麋角解”，麋与鹿长得那么像，为何分别与两个相反的节气相关？这是因为古人认为鹿角朝前属阳，夏至时阴气初升阳气渐退，鹿角开始脱落；麋角朝后属阴，冬至时阳气初升阴气渐退，麋角开始脱落。

（点击图片观看动态海报）

　　《敦煌二十四节气》原画出自《不可思议的敦煌·与万物共生长》创作展——最佳创作团队奖「豆荚创意」小朋友们的集体创作。动画制作：满晨

　　“冬至不端饺子碗，冻掉耳朵没人管”，吃饺子是北方最普遍的冬至习俗，除此之外，北京地区还要吃铜锅涮肉，而西南地区要吃羊肉汤。都说“冬至大如年”，所以冬至又被称为“亚岁”，意思是仅次于过年。三国时期曹植《冬至献袜送表》中说“亚岁迎祥，履长纳庆”，是的，你没看错，曹植这篇文章的标题中隐藏了另一个冬至习俗：给长辈送鞋袜，祝愿父母健康长寿。

　　“冬至至后日初长”，魏晋时期，皇宫里有用红线量日影的习俗，《岁时广记》中记载，“晋魏间，宫中用红线量日影，冬至后日添长一线”。从周朝开始，君主还要“以冬日至，致天神、人鬼”，即在这一天通过祭祀为国祈福，《史记·封禅书》也记载，君主在冬至日“礼天于南郊,迎长日之至”，可见古代各阶层对于冬至日的重视。

　　这么大的节日，没有理由不放假。《太平御览》中记载，汉代的冬至假期是五天，“冬至前后，君子安身静体，百官绝事，不听政，择吉辰而后省事”，冬至当天，皇帝还要大宴群臣，请他们欣赏歌舞。到了宋代，《东京梦华录》中记载，“十一月冬至，京师最重此节。虽至贫者，一年之间积累假借，至此日更易新衣，备办饮食，享祀先祖。官放关扑，庆贺往来，一如年节”。不管有没有钱，忙碌了将近一年的老百姓到了冬至这一天，都要买新衣服、置办宴会、祭祀先祖，官方还允许在这天举行关扑这样的民间博彩活动。

　　冬至过后，就要进入“数九”寒天了。“一九二九不出手；三九四九冰上走；五九六九河开流；七九八九耕牛遍地走，九九燕子来”，这一谚语总结了入九以后的天气变化。如何消磨将近三个月的严冬？古时文人雅士在冬至后，轮流做东，相约聚会，雅集娱乐，谓之“消寒会”，又叫“暖冬会”。据记载，唐朝时，长安有一位巨富王元宝，此人是个社交达人，冬天下大雪的时候，他命仆人将坊巷的积雪打扫干净，自己亲自站到巷口迎接宾客，请客人们到他的家里，大摆宴席，饮酒作乐，称“暖寒之会”。“归来何事添幽致，小灶灯前自煮茶”，近来“围炉煮茶”在年轻人中风靡，成为一种新型社交方式，还真有点像消寒会的“文艺复兴”。

　　不过，“消寒会”终究是士人阶层的高雅游戏，冬至时节大多数地区已经进入农闲时期，民间发明了“九九消寒图”，用以打发漫长的寒冬。第一种在《帝京景物略》有记载：“日冬至，画素梅一枝，为瓣八十有一，日染一瓣，瓣尽而九九出，则春深矣，曰九九消寒图。”在冬至这一天，用白描的手法画梅花一枝，共八十一片花瓣，每天点染一瓣，当梅花都被点染成胭脂色，冬天也就过去了，正如元代杨允孚《滦京杂咏》中所说：“试数窗间九九图，余寒消尽暖回初。梅花点徧无余白，看到今朝是杏株。”还有一种是书写“庭前垂柳珍重待春风”九字，这九个字的繁体字都是九笔，冬至起每日描红一笔，九九正好描完。古人正是通过这样浪漫的方式，将对春的期待一笔一划留下来。

　　在诗人眼里，冬至也是个值得创作的主题。杜甫《小至》诗云：“天时人事日相催，冬至阳生春又来。刺绣五纹添弱线，吹葭六琯动浮灰。岸容待腊将舒柳，山意冲寒欲放梅。云物不殊乡国异，教儿且覆掌中杯。”这里面又有个知识点，在“吹葭六琯动浮灰”一句。“葭管吹灰”是古代一种测定节气的方法，古人认为律历同源，把不同尺寸的律管埋入地下一部分，露出一部分。建一处三重的密室，封闭严实，把十二律管按照对应的月份位子埋好，里面装上芦苇烧成的灰，到了相应的节气，则灰就会被从律管中涌出的阳气吹出来。到了冬至，其中最长的那支律管必有灰喷出来，同时还发出“嗡”的一声。这支律管就是黄钟律管，其声响便是黄钟之音。

　　这么大的节日，人也很容易想家。白居易有一首《邯郸冬至夜》，“邯郸驿里逢冬至，抱膝灯前影伴身。想得家中夜深坐，还应说着远行人”。冬至这一天，白居易在河北的一家酒店里，“抱膝灯前影伴身”，想家，宝宝心里苦，并且宝宝要说出来。白居易觉得，家里人应该此时也在牵挂他吧，这种情理之中的想象，放在这个特殊的时间，令人觉得质朴而深情。

　　看到这里，还不赶快给家里打个电话吗？

光明网×敦煌画院

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）