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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

冬至阳生春又来******

　　【节气里的韵味中国】

　　作者：张汀 单位：文化和旅游部恭王府博物馆

　　“天时人事日相催，冬至阳生春又来。”冬至已至，农历壬寅年也行将结束。在冬至这一天，白天在全年间达到最短，黑夜达到最长。南朝崔灵恩《三礼义宗》载：“(冬至)有三义：一者阴极之至，二者阳气始至，三者日行南至，故谓之冬至也。”自冬至起，白昼逐日增长，太阳往返运动进入新的循环，因此古人认为天地阳气自此时起开始兴作渐强。冬至象征着新生，预示着否极泰来，万象更新，故从古至今都被视为吉日。

12月17日，在云南省曲靖市沾益区，雪落在植物上。新华社发

　　那么人们都是怎么庆贺“大如年”的冬至的呢？《汉书》中记载：“冬至阳气起，君道长，故贺。”《后汉书·礼仪》有云：“冬至前后，君子安身静体，百官绝事。”不仅要放假，还要修养身心，相互庆贺。仪式方面，要挑选“八能之士八人”，鼓瑟吹笙，奏“黄钟之律”。《晋书》中也有“魏晋冬至日受万国及百僚称贺……其仪亚于正旦”等记载。可见在一千多年前，冬至在皇家就已经颇受推崇，选择在太阳回返的日子里行祭祀天地的大礼。

12月11日，云南省香格里拉市建塘镇植物结霜。新华社发

　　到了唐宋年间，冬至的地位与元旦近乎平起平坐。关于民间百姓的庆祝方式，在南宋孟元老的《东京梦华录》中写明：“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……一如年节。”宋末元初的《武林旧事》这样记载冬至：“朝廷大朝会庆贺排当，并如元正仪，而都人最重一阳贺冬，车马皆华整鲜好，五鼓已填拥杂沓于九街。妇人小儿，服饰华炫，往来如云。岳祠城隍诸庙，炷香者尤盛。三日之内，店肆皆罢市，垂帘饮博，谓之‘做节’。”可见，在皇家的影响下，冬至在民间百姓心目中的地位也颇高。人们一年间努力工作，开源节流，只为在冬至假期时和家人穿上新衣、打扮妥帖，参与异彩纷呈的节日活动，过个开心体面的节日。

　　到了明清时，冬至的地位更上一层。皇帝要亲自祭天，百官要进表朝贺。《帝京景物略》中记录了人们欢度冬至时的盛况：“百官贺冬毕，吉服三日，具红笺互拜，朱衣交于衡，一如元旦。”冬至在我国古代节日中的地位可见一斑。无论君民，无论一年间经历多少辛苦，都要在这一天进行“贺冬”，普天同庆，好不热闹。

　　12月17日，在福建省武夷山市，人们在吃汤圆时放上一勺桂花金橘蜜，寓意新的一年生活甜蜜，富贵吉祥，团团圆圆。新华社发

　　到了20世纪初，民国政府开始学习西方，推行公历，在传统春节的基础上增设元旦节（公历1月1日），为保证其顺利推行，官方通过放假庆祝等活动表示对元旦的重视。农历正月初一为春节，也沿袭了从古至今冬至的大部分传统节俗。于是近代以来，冬至在很长时间内被春节替代，地位大不如前。但关于冬至的点点滴滴，依然存在于许多人的记忆之中，也被许多文人墨客记录在他们的作品中，引起了更多人的共鸣。它是包天笑笔下“儿童辈”都“竞饮”的苏州“冬酿酒”；是汪曾祺笔下，家乡高邮的“炒米糖”“欢喜团”；是肖复兴笔下老北京沿街吆喝“萝卜赛梨”的“萝卜挑”；是林清玄描绘的吃完汤圆，全家围炉喝茶的温馨景象；是二月河叙述的一家老小，炒菜烫酒，祭祖宗，拜喜神，大快朵颐。

12月10日，在山东省枣庄市，人们把热气腾腾的饺子端上餐桌。新华社发

　　时至今日，我们依然会像前人一样，根据物候变化在生产生活上做出一些调整。姑苏人家依然酿米酒，北方居民依然包饺子，西南地区的羊肉汤香气四溢，汤圆依然象征中国人最希冀的团圆；还有九九消寒图、年画等给冬至增加亮色，人们祀家庙、设家宴、拜尊长，找回冬至往日的神圣与温暖，并在此基础上融入当代生活方式，为这个古老节俗增添了活力。

　　春生冬至时。在这一年中黑夜最为漫长、春天悄然生发的时节，不如吃碗热汤圆。正如汪曾祺转述母亲的话：“吃完这碗汤圆，就又长大了一岁。”

　　《光明日报》（ 2022年12月22日 09版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）