徐知乾

人们爱看足球比赛，是因为敌我双方的攻守太精彩了。不过，当你在看足球攻守“热闹”的同时，是否知道其中的一些科学门道呢？

“电梯球”为什么特别难招架

早些时候，让足球守门员头痛的是“香蕉球”。这种球看似抛物线球，踢向某一个方向，但实际上它不会沿着常规的抛物线路线走，而是会在下落的过程中发生偏转，让守门员难以判断和扑救。但近些年来，比“香蕉球”更让守门员头痛的则是“电梯球”。

这种球从被踢出就获得了强大的动能，所以一开始会高速沿直线前行，但由于空气气流的影响，这种球在飞行过程中会颤动——忽左忽右或忽上忽下，最后会以更大的坡度急坠，好像电梯一样急上急下，让守门员难以招架。因此，人们称之为“电梯球”。

著名球星C罗就擅长踢这种球。这种球最大的特点是起始速度非常快。分析显示，为了让球获得高速度，C罗的秘诀是，发球时一般把球的气门芯放在正对自己脚的正中偏下的位置，因为这是球最硬的点，所以，在这个点发球时，球获得的冲击力比在其他点发球时要大很多。

那么，“电梯球”为什么会出现急坠现象呢？美国研究人员认为，这是“冯·卡门旋涡”造成的。这种旋涡是流体力学中的一种重要现象：在一定条件下稳定的某种流体——如空气，绕过某些物体时，物体两侧会周期性地出现旋转方向相反、排列规则的双列旋涡。后来人们用它的发现者科学家冯·卡门的名字，命名了这种现象。这种现象在自然界常会遇到，如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等的时候都会形成。

对于高速运动的足球来说，当出现这种旋涡时，旋涡会对足球产生一个周期性的交替变化的横向作用力，对足球左推右搡——这才使球出现了颤动；当这种作用力的频率与足球的颤动频率接近时，就会引起共振，加上地球引力的作用，就会让足球急速向下——这才出现了急坠现象，“电梯球”便由此产生。

款式能影响足球的物理性能

改变足球的款式，真能影响足球的物理性能吗？没错！因为足球的表皮材质、缝线真的会对足球的运动轨迹造成影响。实验数据表明，与光滑的球体比较，表面相对粗糙的足球在低速时受到的阻力更小，高速时受到的阻力更大。因为在到达临界速度之上时，粗糙的足球表面边界层会产生“冯·卡门旋涡”，让足球发生颤动，反而会减慢足球的运行速度。