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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

美大幅增加新财年国防预算******

　　美国2023财年国防预算计划为阿利伯克级驱逐舰提供22亿美元。图为正在维修的阿利伯克级“菲兹杰拉德”号驱逐舰。

　　近期，美国国会参众两院先后批准通过2023财年《国防授权法案》。根据这份法案，美国明年的国防预算将达到8580亿美元，创历史新高。分析人士认为，在当前经济状况不佳、财政赤字面临失控的情形下，美国仍大幅增加国防预算，不仅充分暴露其穷兵黩武的本质，也将对未来国际安全形势产生不容忽视的影响。

　　加大前沿军事技术研发力度

　　据悉，美国此次国防预算投入的重点领域包括人工智能、军用5G技术、量子计算与加密运用等，这些也是构成美军“联合全域指挥控制”作战概念的关键性技术。通常情况下，美国的国防预算开支包含两大部分。一部分由美国国防部支配，用于保持美军内部运转、维持美军全球军事行动、采购武器装备、开展颠覆性军事技术研发等，另一部分由美国能源部等单位支配，主要用于美核武库的维护和升级改造等。在此次公布的2023财年国防预算中，美国将用于颠覆性军事技术研发的经费提升至1301亿美元，比2022财年的1120亿美元增加181亿美元，增幅超过16%。

　　此外，由于美国拥有庞大的核武库，在2023财年国防预算中，核武器预算依然处于历年最高。美国计划投入63亿美元建造哥伦比亚级战略导弹核潜艇，投入50亿美元打造B-21轰炸机，投入36亿美元研制新一代陆基洲际弹道导弹，以不断提升“三位一体”核打击能力。同时，美国计划投入48亿美元用于升级核指挥控制系统，强调发挥战术核武器潜在的实战运用可能。

　　借口“大国竞争”提升战备能力

　　近期以来，美国先后发布《国家安全战略报告》《国家防务战略报告》等一系列战略文件，声称由于竞争对手的综合国力不断发展，导致美国的相对优势不断缩小，并强调应对“大国竞争”仍将是美国未来一段时期的主要任务目标。

　　从2023财年国防预算的分配可以看出，美国借口“大国竞争”提升战备能力的举措具有明确针对性。例如，为加强对俄罗斯的军事遏制，2023财年国防预算中专门列出一项“欧洲威慑倡议”，用以支撑对俄军事遏制活动，其中包括投入47亿美元用于高超音速武器研发，以弥补与俄罗斯“匕首”高超音速导弹的差距。此外，2023财年国防预算为所谓“太平洋威慑倡议”拨付61亿美元，以确保美国在亚太地区拥有足够战略资源和军事能力，具体包括提升驻太平洋地区美军导弹防御能力、部署陆基远程精确打击武器及增强驻太平洋地区美军的前沿部署态势等。

　　同时，美国还进一步优化美军装备结构体系，重点加大对远近程火力、各军种作战平台、作战网络、防空反导及战场基础设施等针对性战备能力的投入。例如，2023财年国防预算专门拨款80多亿美元采购高优先级弹药，包括1.2万余枚AGM-179空对地导弹、2万余枚精确制导火箭弹、1700余枚MGM-140“陆军战术导弹”、4000余枚远程反舰巡航导弹、2600余枚“鱼叉”反舰导弹、3500余枚“爱国者”防空导弹、6000余枚AIM-120空对空导弹及1500余枚“标准”-6中程防空导弹等。

　　穷兵黩武危害世界和平

　　纵观历史，美国一直痴迷于通过武力等手段扩张势力范围，谋求世界霸主地位。过去几十年里，美国一直在制造“假想敌”，幻想自己受到某种威胁，并以此为借口不断制造事端。例如，美国以“反恐”之名，将阿富汗、伊拉克、利比亚、叙利亚等国相继推向战场；美国不顾俄罗斯强烈反对，积极推进北约东扩，频繁对俄进行挑衅，最终引发俄乌冲突。

　　美国日益频繁的军事活动自然需要庞大的军费作为支撑。事实上，自2018财年起，美国的国防预算一直呈上升趋势，并逐渐进入增长“快车道”。拜登政府执政后，更加强调以技术优势获取装备和作战优势，扩大与竞争对手的军事代差，导致军费开支大幅提升。历史和现实都证明，穷兵黩武是破坏世界和平的最大祸源。可以预见，在持续高额军费开支的支撑下，未来美国的全球军事活动还将更加频繁。而美国这种通过无限增加军费开支来追求霸权和所谓绝对安全的做法，无异于缘木求鱼，不仅无益于地区安全形势，还会引发“连锁反应”，导致新一轮军备竞赛，给未来国际安全形势发展带来极大隐患。

　　（作者：方晓志，为国防科技大学国际关系学院副教授）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）