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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

家庭防疫消毒慎用紫外线设备******

　　消毒是阻断病毒传播的有效方式之一。近日，随着新冠病毒感染者居家隔离人数的增多，如何有效地消毒成为热议话题。有公众提出，紫外线消毒杀菌率高达99%，用于降低新冠病毒传染致病性0.3秒的时间就足够了。

　　那么，这种观点是否正确？家庭防疫，用紫外线消毒设备是否靠谱？

　　深紫外波段可实现杀菌灭活

　　紫外线位于光谱中紫色光之外，为不可见光。在日常生活中，人们经常利用紫外线杀菌消毒，例如在太阳底下晒被子就是典型的利用紫外线消毒的例子。

　　中国科学院半导体研究所研究员闫建昌告诉科技日报记者，紫外线可以根据波长，由长到短划分为UVA、UVB、UVC三种波段。由于紫外线的波长与光子能量成反比，因此当紫外线的波长越短时，其光子能量越高，相应的杀菌消毒能力就会越强。

　　“UVA波段指波长在320—400纳米的紫外线，平时生活中照射到地表的紫外线，大部分是UVA波段，它有一定的抑制细菌的能力。UVC波段指波长在200—280纳米的紫外线，也被称为深紫外波段，这一波段的紫外线能够破坏细菌或病毒的DNA与RNA链条，使其失去复制或繁殖的能力，从而真正实现有效地杀菌灭活。”闫建昌说。

　　闫建昌认为，正确地使用紫外线可以消灭新冠病毒，但0.3秒内即可降低新冠病毒传染致病性，这种说法并不严谨。

　　“能否较快较好地消灭病毒，主要是看紫外线的剂量。紫外线的剂量受到紫外线的光功率，即单位面积上光能量大小的影响。同样波长下的紫外线，光功率越高，紫外线的剂量越大，杀菌的时间自然会越短。因此，只有在足够强的光功率下，才有可能实现0.3秒消杀新冠病毒。”闫建昌说。

　　中国疾控中心环境所研究员沈瑾也指出，一般情况下，传统的紫外线灯消毒作用时间为半小时，尽管近年来紫外线技术有新的发展，但目前还没有系统的、权威的研究或报道显示，0.3秒的时间就可以达到消毒的效果。

　　紫外线消毒灯存在安全隐患

　　深紫外波段的紫外线具有较强的杀菌效果。那么在家庭防疫中，用紫外线消毒灯进行消毒是否是一个靠谱的选择？

　　原武钢二医院外科主任医师、武汉科技大学医学院外科学兼职教授纪光伟指出，紫外线和其他光一样，沿直线传播，穿透能力较差。如果有遮挡物，紫外线消毒灯的杀菌效果就会大打折扣。同时，紫外线消毒灯还存在安全隐患。深紫外波段能够消灭病毒，也能损害人体细胞。“如果使用不当，可能会灼伤眼睛或皮肤，增加患眼部疾病和皮肤癌的风险。”纪光伟说。

　　此外，闫建昌还指出，当紫外线的波长短于240纳米时，会在空气中激发出臭氧，如果没有及时通风，当臭氧达到一定浓度时，会对呼吸道造成损害。目前在民用和工业领域消毒杀菌应用的深紫外光源大多是汞灯，使用汞元素作为核心发光材料。如果意外破损可能会造成汞泄漏，危害人体健康。

　　家庭防疫应采取何种消毒方式

　　除了紫外线消毒灯，一些家用空气消毒机和手持式的LED消毒器也应用了紫外线杀菌技术。据闫建昌介绍，这两种设备具有相对较高的安全性。

　　“应用了紫外线杀菌技术的空气消毒机，其紫外线的作用环境在消毒机内部，不会存在照射到人的风险。同时，这类产品在上市之前，还需要做紫外线泄露的相关检测，能够保证安全性。”闫建昌说，“LED紫外线手持消毒器紫外线的光功率较低，手持的操作方式也相对安全。同时，部分消毒器还具有红外传感等功能，如果检测到人会停止工作。”

　　除了紫外线消毒设备外，家庭防疫还可以使用酒精和含氯的消毒液。

　　纪光伟告诉记者，75%的酒精可以消灭新冠病毒。日常生活中，可以采用涂抹酒精的方式对物体表面进行消毒。“切忌在空气中喷洒酒精消毒，以免遇火而引起火灾。在使用酒精时，还需要避开明火。”纪光伟说。

　　在含氯的消毒液中，较为常见的产品是84消毒液。纪光伟表示，84消毒液以次氯酸钠为主要成分，物表消毒的浓度一般为3%，具体配比要按照说明书进行操作。在配比完成后，最好采用涂抹的方式进行物表消毒，或直接用消毒液拖地。完成消毒后，需要等待一段时间，再用清水擦拭，去除多余的消毒液。

　　最后，在居家防疫中，还要避免过度消毒。纪光伟表示，常温条件下新冠病毒在大部分物品表面存活时间较短。在患者居家期间，应加强室内通风，主要做好重点区域，例如共用卫生间和共用物品的消毒。

　　“我们生活在一个充满微生物的环境中，除了有害的微生物外，还有一些对我们健康有益的微生物。频繁消毒，会影响家里正常菌群的平衡，甚至导致疾病的发生。”纪光伟说。（记者苏菁菁）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）