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美国国家航空航天局(NASA)的科学家指出,在南非约翰内斯堡的高海拔足球场踢足球时的特殊空气动力学可能让参加世界杯的球员注意到踢球时会发生一些奇怪的现象。

在高海拔的地方气压较低,因此空气动力学的影响如阻力和举力也较低,最终导致足球比在低海拔时飞行得更快、更直。约翰内斯堡的海拔为5,500英尺(1,680米)。

“在约翰内斯堡踢球时,由于空气密度不同于其他球场,足球的飞行轨迹也会有所不同,”加利福尼亚州莫菲特菲尔德市NASA艾姆斯研究中心的航空航天工程师拉比·梅塔(Rabi Mehta)说,”最近看球赛时,你经常会看到长传球传得过大,我认为就是因为这种影响。”

球场上的物理学

空气阻力会对运行中的足球产生对抗的阻力,使足球飞行速度减慢,而举力则是使足球偏离直线轨迹的力量。这两种力都是由于空气的存在而产生的,因此当周围的空气分子较少时,这些力就会减小。这样,在约翰内斯堡与在海平面上相比,同样踢一脚球,足球将会飞得更快、更直。

此外,高海拔对于不适应高原的球员也会带来生理上的严峻考验。 大气较少意味着吸入的氧气较少,这对运动员来说是个负担,因为他们必须更用力地呼吸才能得到足够的氧来满足肌肉运动的需要。人体可以对高海拔作出调节,产生更多的红细胞来充分利用现有的氧,但这需要时间,所以本来就在高海拔地区生活的人,或者到达比较早以至于适应了高海拔环境的队员无疑会更有优势。

慢速变化球

梅塔对于2010年世界杯上使用的新足球也进行过一些空气动力学研究。阿迪达斯公司为本届杯赛带来了一种新球,称为”普天同庆”(Jabulani,祖鲁语中”庆祝”的意思)。相比过去的14块皮片,新款足球由8块皮片组成,并且表面还有空气动力学凹槽。

它是2006年世界杯时使用的”团队之星”的调整。当时,阿迪达斯公司说它是世界上最精准的足球,但是球员抱怨它跟他们习惯踢的足球不同。

梅塔说”普天同庆”可能有一些与”团队之星”同样的问题。

一个主要的问题是所谓”慢速变化球”。 慢速变化球是指球拐弯或旋转的方向出乎意外。这是因为这种球踢出来时直的,没有旋转。

讽刺的是,这种球缺乏旋转导致其飞行的轨迹由于受到空气动力学的影响而变向。由于皮块之间的接缝,再加上额外的凹槽,因此这种球不是完全平滑的。这些不规则性导致球周围形成不对称气流,产生使球变向的侧向力。

球的总体设计和新增加的凹槽使得在相当于以禁区周围发任意球时踢出的速度时,”普天同庆”更易于成为慢速变化球。

梅塔说,慢速变化球并不总是坏事–如果球在运行的最后一刻突然下坠,就能使守门员扑空,助进攻队员一臂之力。但是球员希望能预测他们踢出的球将在哪里着地,对于新球他们需要一些调整。

消息来源:livescience网站6月18日报道

崔略商 编译,拟南芥 审稿

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