NASA科學家研究世界盃 "桑巴榮耀'妨礙電梯球

世界盃資訊央視網體育綜合 2014年06月29日 11:31 A-A+
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　　26日淩晨，阿根廷與尼日利亞上演了一場進球大戰。上半場補時階段，“小跳蚤”梅西主罰的任意球劃出一道高高的弧線，尼日利亞門將只能目送皮球躥入球門。

　　世界盃開賽至今，已有多名球員打入精彩入球。這些入球，有的力道十足，有的弧線詭異，有的角度刁鑽。打入這些世界波的球員，除了比賽狀態正佳，與隊員配合默契外，還少不了本屆世界盃比賽用球“桑巴榮耀”的功勞。

　　2014年FIFA世界盃引起了很多球迷的興奮，其中也包括NASA的工程師們。儘管NASA沒有參與到足球的設計或測試工作，但科學家們認為，世界盃比賽提供了解釋空氣動力學原理的機會，通過研究世界盃用球，會讓人們了解足球背後的科技奧秘。

    “普天同慶”太詭異

　　在位於美國加州的NASA艾姆斯研究中心的實驗室裏，科學家們利用煙霧、激光和流體搭建了一個測試間，通過空氣動力學來研究2014年巴西世界盃用球“桑巴榮耀”的科技秘密。

　　艾姆斯研究中心空氣動力學首席實驗師拉比·梅塔介紹説，空氣動力學的研究對像是空氣和液體，它們在空氣動力學研究中被統稱為“流質”。拉比·梅塔和工程師們將“桑巴榮耀”、傳統足球和2010年南非世界盃用球“普天同慶”等測試球分別放入測試水道。

　　在這個長約43厘米的水道中，研究者利用熒光染色的液體來觀察球體周圍的流體形態。他們發現，世界盃參賽選手通常的踢球速度在每小時80到89公里之間。更加光滑的“普天同慶”在約80公里每小時的速度時能産生最大電梯球效應，這解釋了2010年世界盃時，球員會經常踢出電梯球。

　　“普天同慶”雖然容易産生電梯球，但這款球形狀太圓潤，飛行軌跡更加飄逸。美國媒體報道稱，在2010年南非世界盃時，“普天同慶”所表現出的一些“超自然”運動狀態，不僅讓門將無所適從，前鋒中場隊員也連連抱怨，稱這款球無法控制。

　　電梯球更難踢了

　　充分利用球的飛行特性來獲得運動優勢並不新奇。以棒球比賽為例，投手根據球的縫線控制球的旋轉，投出弧線球、快球、滑球、指間球等不同軌跡的球。對足球而言，雖然球體表面並沒有突出縫線，但大部分足球球面是有接縫的。

　　與之前的世界盃比賽用球相比，“桑巴榮耀”具有更少的面，但這些類似手指形狀的面之間的接縫長度卻增加了。相比“普天同慶”，這些接縫的深度也變深了。球面上還佈滿了凸起，所有這些因素都會影響球的空氣動力學特性。

　　在通常印象中，氣體是圍繞球體進行運動的。實際上這種説法並不準確，圍繞球體的氣流並不平滑，在球後方會産生相當大的拉力。比如，在高爾夫球場上，較為光滑的高爾夫球比正常的、凹凸不平的高爾夫球前進的距離要短。球體表面的小窩能攪動空氣，在球體後方産生較小的低壓尾流，從而減少拉力，使球運動距離變長。

　　“在球體表面附近會形成一個很薄的空氣層，稱為邊界層，正是邊界層的狀態和變化影響了球的運動，”拉比·梅塔説，“足球所使用的材料，球面的粗糙程度都會影響其空氣動力學特性。”

　　球面越光滑，要踢出電梯球所需的速度就越高。由於“桑巴榮耀”增加了球面的粗糙度，産生最大電梯球效應臨界速度降到了48公里每小時。因此，以世界盃賽場上通常的踢球速度而言，“桑巴榮耀”整體粗糙度的增加將減少電梯球産生的概率。

　　“桑巴榮耀”更穩定

　　2006年德國世界盃的“團隊之星”，2010年南非世界盃的“普天同慶”，都不受門將待見。他們抱怨皮球運行的軌跡過於詭異。本屆世界盃上，“桑巴榮耀”的表現還算正常。

　　據悉，“桑巴榮耀”的球體表面由五層材料組成，確保足球在踢過之後能夠恢復其原來的形狀，這使球面特別持久耐用，富有彈性。球皮的最裏層是黏合涂層，在此之上是聚氨酯泡沫塑料，由數百萬氣體填充的微球體組成。足球的外表皮包括三層具有不同厚度的緊湊層。這些緊湊層能夠出色地抵抗外部影響和磨損，並實現足球的高彈性。此外，其球體表面還具備50000個小凸點，其能夠增加皮球與腳的接觸面，增加觸球時球體的旋轉。

　　美國航天局艾姆斯研究中心的拉比·梅塔説與“普天同慶”相比，“桑巴榮耀”的移動速度和穩定性更好。“球員們應該會對這個新的比賽用球更加滿意。它的飛行穩定性更高，踢起來更像由32個平面拼接起來的傳統足球。”

　　去年測試時，作為門將測試的代表，西班牙隊隊長卡西利亞斯就表示：“‘桑巴榮耀’的設計讓人稱羨，有強烈的巴西風格。它與歐冠比賽用球非常類似，因此我相信球員們對此會非常開心。我期待在巴西與這款絕妙的足球共舞。”也許，正是因為“桑巴榮耀”重量輕球速快、皮球飛行軌跡穩定，才刺激了本屆世界盃能夠産生更多的進球。卡西利亞斯遭遇兩場恥辱性的比賽後，提前告別了世界盃賽場。