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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

中国旱作农业源自何处？专家称至少包括黄河西辽河两个起源中心******

　　资料图：刘国祥研究员在第六届世界小米起源与发展会议上做报告。　中新社记者 孙自法　摄

　　中新网北京12月27日电 (记者孙自法)农业起源和人类起源、文明起源一道并称为考古学研究的三大课题，其中，农业包括旱作农业和稻作农业，中国旱作农业如何起源、从哪里起源等问题，长期以来在学界有一定争议，也备受关注。

　　在中国社会科学院考古研究所刘国祥研究员看来，中国旱作农业可能不只有一个起源地，至少应包括黄河流域和西辽河流域两个起源中心。

资料图：内蒙古敖汉旗一处小米种植基地。　中新社记者 孙自法 摄

　　由中国社会科学院考古研究所、中国科学院地理科学与资源研究所、赤峰市及敖汉旗政府等共同主办的第九届世界小米起源与发展会议，12月27日以线上线下相结合方式举行。刘国祥以《敖汉旱作农业与西辽河流域史前文明》为题作学术报告指出，传统观点认为，地处黄河流域的中原地区是旱作农业的发源地，但西辽河流域内蒙古敖汉旗兴隆沟遗址炭化粟、黍遗存等发现，引发出关于中国旱作农业起源问题的新思考。

　　刘国祥说，目前许多学者认为，西辽河流域的自然环境具有脆弱性、多变性和不稳定性，会使人类具有食物短缺的压力，当地的草原生态系统虽较为干旱，但河流仍能提供充足的水源，加之粟、黍的生命力顽强，完全具备农业发展的条件，非常有可能催生原始农业的产生。因此，中国旱作农业可能不只有一个起源地，至少应包括黄河流域和西辽河流域两个起源中心。

　　从考古学文化视角，中国北方旱作农业发展历经小河西文化时期(距今约9000-8500年)的萌芽阶段、兴隆洼文化时期(距今约8200-7200年)的形成阶段、赵宝沟文化时期(距今约6700-6400年)的发展阶段、红山文化时期(距今约6500-5000年)的成熟阶段、小河沿文化时期(距今约5000-4000年)的过渡阶段、夏家店下层文化时期(距今约4000-3400年)为鼎盛阶段。

资料图：内蒙古敖汉旗展示当地小米磨制过程。　中新社记者 孙自法 摄

　　他建议，今后应继续加强田野考古工作，围绕敖汉旱作农业系统，以河流为中心，系统获取土样，通过炭化籽粒建立当地旱作农业系统谱系，加强旱作农业系统的保护与延续。

　　刘国祥表示，兴隆洼文化兴隆沟遗址浮选出土的炭化粟和黍，经中外三家不同的碳十四实验室年代测定，证实兴隆沟出土粟的年代距今约7650年，这是目前世界上发现最早的小米实物遗存之一，也是唯一经过精确年代测定的最早的小米遗存，表明当地是以粟、黍为主的旱作农业起源地。英国剑桥大学马丁·琼斯教授到敖汉旗兴隆沟遗址进行考察，也得出欧洲小米是由中国西辽河流域最早栽培并由东向西传入的研究结论。“考虑到兴隆沟遗址所处位置，其很有可能是小米向欧洲传播的起始点”。

　　即将到来的2023年已被联合国确定为“国际小米年”。刘国祥认为，“国际小米年”将提供机会引导政策关注，从而为敖汉小米等产业发展带来新机遇、新起点。同时，“国际小米年”也将推动对旱作农业考古文化更深入的研究、更好的保护和传承。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）