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。
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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
古代皇家园林中的祥瑞******
贾珺
宋徽宗赵佶绘《瑞鹤图》现藏于辽宁省博物馆
中国历史上出现过无数祥瑞，在史书中留下了大量记载。
所谓“祥瑞”，就是突然降临人间的甘霖、彩云、神兽、仙禽、佳卉等稀罕之物，被认为是上天的嘉示，带有吉祥的征兆，寓意风调雨顺、国泰民安。古时每逢祥瑞出现，大臣都会上表庆贺，建议给天子加上尊号。
经过历朝历代的大力收罗，祥瑞的名目越来越多：以麒麟、凤凰、神龟、神龙、白虎“五灵”为最高的“嘉瑞”，以景星、庆云等六十四种天象为“大瑞”，以白狼、赤兔等二十八种走兽为“上瑞”，以苍鸟、赤雁等三十二种禽鸟为“中瑞”，以嘉禾、芝草、木连理等十四种植物为“下瑞”，后来又加上铜鼎、铜钟、玉罄、玉璧等器物，是为“杂瑞”，真是五花八门，蔚然大观。九州各地的山林郊野、城镇乡村，都留下过祥瑞的踪迹。值得注意的是，很多重要的祥瑞都以皇家园林为舞台，显得绚丽夺目。
元朔六年（前123年）十月，汉武帝刘彻在苑囿游猎时捕获了一只独角、五蹄的怪兽，他认为很吉利，便改年号为“元狩”。次年，骠骑将军霍去病率大军进击河西，连续击败匈奴各部，夺取祁连山，一路战果辉煌。
约在同一时期，建章宫的后阁重栏又跑出来一只怪兽，它的样子像是麋鹿，却又不是麋鹿。汉武帝亲往探看，见左右无人识得，便召东方朔前来辨认。东方朔先索要了大批赏赐，而后才告知汉武帝此兽的牙齿前后整齐如骑兵，名为“驺牙”，属祥瑞性质，预示着远方将有蛮夷归附。果然，一年后，匈奴浑邪王率十余万部族归降汉朝。
始元元年（前86年）二月，建章宫的太液池里降落了许多黄鹄，被视为汉朝“土德”的象征，汉昭帝刘弗陵为之作诗：“黄鹄飞兮下建章，羽肃肃兮行跄跄，金为衣兮菊为裳。唼喋荷荇，出入蒹葭。自顾菲薄，愧尔嘉祥。”在古书中，黄鹄是一种能高飞千里的神鸟，实际上或许是羽毛偏黄的天鹅。
汉昭帝没有子嗣，元凤三年（前78年）春传来报告，说上林苑中有一株枯柳重新长出枝叶，虫食其叶，噬出“公孙病已立”五个字，颇为怪异。后来有人解释道，“公孙病已”指的是前任太子刘据的孙子刘病已，刘病已长期流落民间，后养于掖庭，改名为刘询。这也是一个祥瑞，预示着他应该继位为君。元平元年（前74年）少帝刘贺被废后，霍光等大臣便拥刘询即位，是为汉宣帝。
元人绘《嘉禾图》现藏于台北故宫
元康四年（前62年）三月，成千上万的五彩神雀云集于上林苑，汉宣帝遂在第二年改年号为“神爵”——古时的“爵”通“雀”。之后几年中，不断有凤凰、神雀和甘露降临，汉宣帝在上林苑内建了一座凤凰殿，以示嘉祥。
洛阳华林园的前身是始建于东汉的芳林园。曹丕篡汉建立魏朝的第三年，有一大群秃鹫在芳林园的水池上聚集，说不清是凶是吉，搞得君臣不知所措。好在没过多久，水池边长出灵芝——这肯定是好兆头，众人方才松了一口气。
后来，魏明帝曹叡对芳林园大加扩建，还想把汉武帝在建章宫铸的承露盘搬过来。不料承露盘在搬运途中折断，魏明帝便下旨重铸了一尊，竖在园中，终于得到上天所降的“甘露”。曹植还奉旨专门作了一篇《承露盘颂》，以此来纪念这个祥瑞。
东晋迁都建康（今江苏南京），仿洛阳旧制建华林园，格局相似，被之后的宋、齐、梁、陈各朝继承。
宋文帝刘义隆的在位时间长达三十年，前期整顿朝政、减免赋税、复兴儒学，南朝的经济、文化一度有了很大发展。到后期，华林园中经常出现白獐、嘉禾之类的祥瑞，被认为是天下大治的吉相。但这段时间，王朝已然衰落，没过多久太子刘劭叛乱，宋文帝被叛将张超之所弑。
宋孝武帝刘骏在位期间，由于有紫气出现在华林园景阳楼上层西南的梁架之间，便将此楼更名为“景云楼”；清暑殿屋顶的鸱尾中央长出一棵五茎的嘉禾，由此更名为“嘉禾殿”；新建的一座琴堂，因堂前两棵橘树结出连理枝，被命名为“连玉堂”。宋孝武帝死后，长子刘子业继位，荒唐暴虐，很快就被叔叔、湘东王刘彧杀掉，几座建筑的名称又被改回。
刘彧登上皇位后，喜欢乘船在华林园的天渊池中游玩。一次，一条白鱼跳进了龙舟——《史记》记载当年周武王伐纣时，率军乘船渡河，也曾有白鱼入舟。这是一个大大的祥瑞，自然要吹嘘一番。
南齐建元三年（481年），华林园醴泉堂的东面升起一股圆形的祥云，周长十余丈，与景阳楼同高，五彩缤纷，光芒四射，缓缓向南飘浮，最后绕过长船，隐入天渊池——此情此景，很像外星人的飞碟出没。
至唐代，武则天以女主的身份临朝，唯恐人心不服，十分热衷于宣扬祥瑞。《唐诗纪事》记载天授二年（691年）腊月，有大臣诡称御苑中鲜花开放，是难得的祥瑞，以此诱骗武则天入园赏花，乘机发动叛乱。武则天识破了这个诡计，命人预先在园中四处装点假花，次日召群臣同游。预谋者见到隆冬之际百花绽放的奇景，以为天佑武后，便取消了原定的计划。
北宋景德五年（1008年）正月，宋真宗赵恒在宫中大宴群臣，即席宣布自己去年十一月做的一个奇怪的梦：有神仙告知只要在正殿虔诚做足一个月的道场，就能得到上天赏赐的“天书”。如今日期已满，不知是否应验？随后便有内司启奏，说左承天门南面的屋角鸱吻上挂着一卷黄帛，取下一看，果真是三篇“天书”。两天后，又有紫云覆盖宫殿，空中隐约有龙凤的影子。如此天降祥瑞，自然是普天同庆，宋真宗当即下旨改年号为“大中祥符”。
当年六月，“天书”再次在泰山醴泉北降临，地方官员连忙驰送京师，宋真宗亲自在皇家园林含芳园中奉迎天书，并将此园更名为“瑞圣园”。瑞圣园随即出现五彩云烟，又有一股形似凤凰的黄气在殿间萦绕，妙不可言。十月，宋真宗巡幸泰山，举行封禅大典。
政和二年（1112年）上元之次夕，汴京（今河南开封）的宣德门上空祥云环绕，一群仙鹤上下盘旋。宋徽宗赵佶与臣民一同观赏了这番奇景，龙心大悦，亲笔御制《瑞鹤图》，还题诗为记。有学者考证，这群仙鹤并非天外来客，而是皇家园林延福宫中人工豢养的珍禽，整件事完全是自导自演的闹剧。十五年后，金军攻破开封，宋徽宗和其子宋钦宗赵桓被掳往北国，那些瑞鹤早已不知所终。
明嘉靖二十三年（1544年），许多地方遭遇旱灾，边关又不安宁，明世宗朱厚熜为此焦躁不安之时，听到大臣报告“内苑嘉禾生茎双穗，凡六十有四”。这大概指的是西苑的御田长出了特别的稻穗，寓意着天下丰收。明世宗不禁大喜，遍告百官，让大家一同欢庆。
说来说去，古代皇家园林中这些所谓的“祥瑞”，大多是“人为”的成果，还有一些可能属于偶发的自然现象，与吉凶没有直接的关联。许多人对这“神奇”的祥瑞信以为真，无非是想表达一种美好的向往与期盼，但归根结底，并不能改变历史与自然的发展规律。
