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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

大家好！我是“雪山之王”******

　　最近

　　一只半岁的雪豹被放归时却赖着不走

　　可爱举动打动了不少网友

　　今天就让我们一起来认识

　　可盐可甜的“大猫猫”——雪豹

　　1

　　我从哪里来？

　　图源：央视新闻

　　“雪山之王”雪豹的行踪非常隐秘，然而，比雪豹更隐秘的是雪豹的化石记录。捷克、奥地利、俄罗斯，甚至中国周口店都曾声称发现过雪豹的化石，但最终都是误认。

　　较为可靠的化石记录仅有两条：一个是在阿尔泰山的山洞，另一个是巴基斯坦上西瓦利克山脉发现的下颌骨化石。随着一颗几乎完整的大猫头骨现世于西藏札达盆地，人们终于初步揭开了雪山之王的身世。这颗头骨形成于440 万年前，是迄今为止最早的具有一定雪豹特征的化石，但它比现存的雪豹体型小约 10%。科学家称其为布氏豹（Panthera blytheae），是与雪豹亲缘关系最近的化石种。

　　图片来源：J. Tseng 布氏豹（Panthera blytheae）的头骨

　　雪豹虽然名字带“豹”，但与它亲缘关系最近的现存大猫却是虎。老虎与雪豹究竟什么时候开始分道扬镳，并无定论。可以确定的是，它们的分化是大型猫科动物中最早的。最终，雪豹成了雪山之王，老虎成了丛林之王，而与雪豹关系最近的布氏豹，湮灭在历史的长河中。

　　图片来源：Mauricio Antón 布氏豹（Panthera blytheae）的复原图

　　2

　　别看我可爱，我浑身都是“武器”！

　　雪豹是大型猫科动物里体型较小的，成年后体重大多数为20-55千克，少部分的雄性能达到75千克以上。它们的四肢比例较短，身上的毛发浓密蓬松，它有一条很长很粗的尾巴。

　　图源：搜狐网 雪豹的形态

　　跟大多数猫科动物一样，雪豹也是独居生活的，只有在发情期，它们才会成对出现。白天雪豹主要躲在岩石下休息，到了早晨和晚上，它们就开始频繁活动了。

　　雪豹是高原物种，主要活动在海拔3000-5000米的地区，为了应对寒冷、缺氧的环境，并在陡峭山间生存和捕猎，雪豹进化出许多“秘密武器”：

　　自带“加湿器”

　　与其他大猫相比，雪豹的头骨宽而短，特别是眶后突部分拱起明显，鼻骨宽大。这使得雪豹的鼻腔更大，能给寒冷干燥的空气高效加温加湿。雪豹还长着大鼻孔，每次呼吸可以吸进更多的气体，因此能在稀薄的空气中获取更多的氧气。

　　“雪”盆大口

　　雪豹的犬齿横截面呈圆形，因此从各个方向都能对口中的猎物施力，很适应在悬崖峭壁间多样且不确定的攻击角度。另外，雪豹的嘴能张到超过 70°，方便咬住大型猎物粗壮的脖子。

　　图源：搜狐网 张开嘴的雪豹

　　抗寒防冻“厚外套”

　　密集的毛发豹属动物中，数雪豹的毛最密，平均每平方厘米皮肤上有 4000 根毛发。它的毛也最长，冬季腹毛的长度能达到 12 厘米。又厚又长的毛能在雪豹的皮肤附近形成空气层，有效隔绝外界的寒冷，防止热量散失。

　　图片来源：snowleopard.org 雪豹的毛

　　“雪地靴”

　　雪豹的脚掌宽大，指缝间也有厚厚的毛，就像穿了雪地靴，既能保暖，还能轻盈走过雪地而不会下陷太深。

　　3

　　一个小秘密，你们听了不许笑！

　　雪豹是豹属里唯一不会咆哮的物种，这主要取决于发声构造。简单来说，能够咆哮的猫科动物，其舌骨未完全骨化，延展性较高，能发出吼叫声；那么不能咆哮的猫科动物，舌骨则完全骨化，只能发出“咕噜”声。

　　图源：央视新闻

　　而雪豹的舌骨骨化程度比老虎高

　　但又没有小猫那么高

　　介于二者之间

　　所以雪豹既不能咆哮

　　也不能发出“咕噜”声

　　它的叫声

　　更像是喘粗气的样子

　　感兴趣的话

　　大家可以搜雪豹的叫声听一听

　　有惊喜哦~

　　4

　　属于我的纪念日

　　雪豹的分布范围仅限于中亚12国里面，即以青藏高原为中心的地带。在过去，雪豹因为皮毛是上好的原料，所以遭到人们的大量捕杀，导致生存状态一度濒危，好在经过多年的保护工作，它们已经成功地从“濒危”下降到“易危”。

　　目前雪豹的生存状态还不乐观，它的栖息地被严重破坏，尤其是在中亚的一些国家里面，受农牧业、采矿业的影响，加上对偷猎盗猎的打击力度以及气候等因素，雪豹威胁因素仍较为严重。

　　图源：新华社红外相机拍摄到的雪豹

　　2013年10月22—23日，为期两天的全球雪豹保护论坛在吉尔吉斯斯坦落下了帷幕。决定将每年的10月23日设为国际雪豹日，同时把2015年确定为国际雪豹年。另外，在此次论坛期间，代表们还通过了《2013-2020年雪豹及其栖息地保护全球规划》和《雪豹保护比什凯克宣言》。

　　雪豹主要的栖息地在我国，我国雪豹的数量占总量的60%以上，我国针对野生雪豹的保护，主要有三大措施：一是保护栖息地及规划野生动物保护区，二是打击偷猎盗猎及非法贸易，三是加强动物保护意识及法律宣传。

　　图源：生态环境部 雪豹“自拍”

　　作为国家一级重点保护动物

　　“奶凶”的雪山之王

　　值得更多人的了解和关心

　　需要全人类共同保护

　　资料来源：科普中国、京动世界、科普时报、新华社、央视新闻、生态环境部、国家地理中文网

　　整理：董小娴

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）