绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？******

　　又到了四年一度的世界杯

　　不知道大家是否还记得

　　2018届世界杯中

　　葡萄牙和西班牙相遇的小组赛

　　C罗在最后时刻力挽狂澜

　　踢出被解说员叹为

　　“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的

　　“C型”任意球，扳平比分

　　被踢出的球为什么会迅速升降？

　　又为什么会“拐弯”呢？

　　首先我们来了解一下任意球

　　任意球是啥？

　　任意球是罚球的一种。它是一种在足球（或手球）比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。

　　任意球分两种：直接任意球，踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分；间接任意球，踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置，以及人墙的站位，发任意球时需要用手触球，然后在裁判哨响后踢球。

　　香蕉球？能吃吗？

　　事实上，C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见。

　　在1997年，在巴西对法国的一场足球比赛中，巴西足球运动员Roberto Carlos，在没有通向球门的直接路线的情况下，从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员，并在快要出界的时候急转向左，砸入球门。

　　图源：网络 香蕉球图解

　　球的突然拐弯让在场球员，特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮，最具标志性和最违反物理学定律的任意球，被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此研究了数年，终于用“马格努斯效应”解释了这个问题。

　　马格努斯效应

　　图源网络

　　当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这是流体力学中的一种现象。

　　图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图

　　旋转物体之所以能在横向产生力的作用，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。

　　是不是听得云里雾里？

　　香蕉球轨迹

　　球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压，右侧产生高压，这样就导致足球存在横向的压力差，并形成向左侧的力。

　　图源：NKPhysics

　　根据物理公式，距离越远，速度越慢，球偏离角度也就越大。因此，我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大的“惊吓”。

　　我也能踢出和C罗一样的球吗？

　　回到文章开头提到的C罗“力挽狂澜”的任意球，这一球不止踢出了上述“香蕉球”的概念，同时也混合了“电梯球”，即指大力踢出的足球，下落很快，像是从电梯上下坠，它实际上是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下的运动轨迹。

　　图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”

　　葛惟昆教授解释说：“踢出电梯球的一大关键要素，就是球的初始速度要快。”要踢电梯球，球的初始速度应该接近150公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。

　　图源：科学世界

　　研究人员在进行场景模拟时发现，要想让100公里/小时以上速度的任意球避开人墙（假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排）成功射门，球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°～17°之间，也就是仅有2°的精度范围（在距离球门25米的位置，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况）。

　　如果是足球，以每小时90千米的速度每秒旋转8转，球会在这个距离内弯曲3米以上。

　　图源见水印

　　而踢出弧线的关键在于，落脚点在偏离球心的位置，偏离球心的幅度越大，球的转速越快。有研究人员称，安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球的旋转轴倾斜角度大于侧旋，让马格努斯力倾斜向下发挥作用，从而踢出“球速快、大幅弯曲的同时又急剧下沉的”球路。

　　资料来源：科学世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics

　　整理：董小娴

全球至少一半冰川将在本世纪消失******

　　地球冰川在21世纪将如何演变？这一问题决定着海平面的上升幅度，对全球应对和适应气候变化至关重要。在近日发表于《科学》杂志的新研究中，法国图卢兹空间地球物理学和海洋学研究实验室领衔的国际团队揭示了比之前预测的更大的冰川质量损失，全球温度升高与冰川质量损失之间存在线性关系。

　　根据该团队的研究，至本世纪末，地球全部215000座冰川（格陵兰和南极冰盖除外）的质量与2015年相比可能减少26%至41%。这一损失相较此前的预测增加了14%到23%，进一步印证了政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新版报告的有关预测。

　　全球80%的冰川都是小于1平方公里的小型冰川，受气候变化影响，它们更容易遭受质量损失。根据本世纪末升温1.5℃的情景，预计到2100年全球49%的冰川，包括绝大多数小冰川将消失，并导致海平面上升9厘米。该情景之下，最大的冰川也将受到影响，但1.5℃目标被视为遥不可及。如果温度上升达到4℃，大小冰川都会受到严重影响，全球冰川数量将下降83%，并导致海平面上升15.4厘米。

　　此外，各地区冰川消融速度存在差异，中低纬度地区的冰川受影响最大，特别是中欧、高加索、斯堪的纳维亚、亚洲北部、加拿大西部、美国和新西兰。这些地区的冰川将在气温升高2℃的情况下经历强烈的冰消作用，并且在升温达3℃时几乎完全消融。以阿尔卑斯山为例，如果全球升温1.5℃，其高山冰川的质量可能损失85%，如果升温4℃，则会损失99%。

　　为了更准确预测冰川消融情况，该团队依赖于一项新研究观察结果。该研究量化了2000—2019年期间全球冰川质量损失的普遍性和加速情况。这些信息使校准数学模型成为可能，该模型收录了地球上现存的全部21.5万个冰川。此外，该模型还考虑了此前忽略的影响因素，如与冰山崩解相关的质量损失，以及覆盖在冰川表面的碎片对其消融的影响等。

　　该研究指出，最大的冰川，如阿拉斯加、加拿大北极地区或南极洲周围的冰川，是未来海平面上升的关键，仍可以通过实施遏制温度上升的措施以减少其质量损失。（记者李宏策）