說(shuō)足球之前，咱們先來(lái)說(shuō)說(shuō)高爾夫球，因?yàn)樗幸粋€(gè)讓人大跌眼鏡的現(xiàn)象：越是光滑的高爾夫球，越是飛不遠(yuǎn)。

相差可以有多大呢？同等用力的情況下，粗糙球的飛行距離可以是光滑球的5倍！

這實(shí)在是有違人們的常知，我們都認(rèn)為，球形是最完美的形體，表面越是光滑，則在飛行的過(guò)程中，球面與大氣的摩擦就越少，同等用力的情況下，理應(yīng)飛得越遠(yuǎn)。

但是，高爾夫球不是這樣。

早前，比賽用的高爾夫球，其里面是用羽毛填充，再用皮革包裹起來(lái)，這樣的球很難做出標(biāo)準(zhǔn)的球體。1898年后，高爾夫球的制作材料逐漸被橡膠替代，但人們卻在這時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：使用時(shí)間越長(zhǎng)的球，打得越遠(yuǎn)。

這引起了當(dāng)時(shí)人們的好奇，經(jīng)過(guò)摸索，終于找到了原因，原來(lái)，用橡膠做的新球，其表面十分光滑，而使用時(shí)間很長(zhǎng)以后，表面的橡膠要么有的地方開(kāi)裂了，要么就是有的地方磨損了?？傊蛎嫦喈?dāng)粗糙。

這讓人們意識(shí)到，高爾夫球的表面越是粗糙，打得就越遠(yuǎn)。所以，后來(lái)的高爾夫球表面不再是光滑的了，而是布滿無(wú)數(shù)的“小酒窩”。

現(xiàn)在出售的高爾夫球，其表面大約有250～450個(gè)“小酒窩”，最高紀(jì)錄是在一個(gè)球上有1070個(gè)“小酒窩”。

任教于浙江大學(xué)的毛根海教授，在所著的書(shū)《奇妙的流體運(yùn)動(dòng)科學(xué)》中，有這么一個(gè)數(shù)據(jù)：同等條件下，布滿“小酒窩”的高爾夫球，在飛行中所受到的阻力只有光滑球的一半，而飛行距離是光滑球的5倍。

為什么粗糙球比光滑球飛得更遠(yuǎn)？

原因很簡(jiǎn)單，先來(lái)看一個(gè)例子。

1968年，阿波羅8號(hào)飛船返回地球大氣層時(shí)，由于速度極高，飛船前方與大氣劇烈沖撞，壓力極高；反過(guò)來(lái)呢，后方的空間壓力很小，這是因?yàn)轱w船高速下落時(shí)會(huì)排開(kāi)空氣，后方空氣少了，壓力當(dāng)然就小了。而后方壓力小會(huì)產(chǎn)生一種抽吸的力。

物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，前后壓力差所帶來(lái)的阻力就叫做“形狀阻力”。

現(xiàn)代核潛艇為什么全使用“水滴型”外形？這也是為了減少形狀阻力。

相同條件下，要想減少阻力，一個(gè)最有效的方法是：想辦法減少其后方的低壓區(qū)面積。

但高爾夫球總不能像核潛艇一樣，也做成水滴型，怎么辦？通過(guò)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)，光滑的球與布滿“小酒窩”的球相比，后者產(chǎn)生的低壓區(qū)面積更少。

球上的無(wú)數(shù)“小酒窩”，可以起到讓空氣緊貼球面的作用，這使得平滑的氣流能順著球體表面延伸到更靠后的位置時(shí)才產(chǎn)生分離。

守門員的噩夢(mèng)：“普天同慶”

“普天同慶”是2010年南非世界杯指定用球，這也是一個(gè)飽受非議的足球。

“它像個(gè)神經(jīng)病?！庇星騿T這樣說(shuō)。

“這個(gè)球是超自然的。它的軌跡很奇怪，似乎它不喜歡有人踢它?！庇星騿T這樣說(shuō)。

“它是個(gè)地?cái)傌洠　庇星騿T這樣痛斥。

……

無(wú)疑，“普天同慶”足球是最近幾屆世界杯中，最飽受批評(píng)的一個(gè)足球。

在它剛剛面世時(shí)，生產(chǎn)廠家就宣傳說(shuō)：這個(gè)球只用了8塊表皮就將足球拼接完成，完美地包住了內(nèi)膽，這是史上最圓的足球。

不幸的是，“對(duì)足球而言，最重要的一點(diǎn)是粗糙度?！?BBC采訪空氣動(dòng)力學(xué)家梅塔博士時(shí)，梅塔博士這樣說(shuō)，“粗糙度的大小，決定了出現(xiàn)‘蝴蝶球效應(yīng)’的最佳臨界速度是多少?！?/p>

所謂蝴蝶球，是指棒球賽中的一種球路。其特點(diǎn)是，投手投出的球，速度一般般，但這是為了盡量減少球在飛行中的旋轉(zhuǎn)，以便造成不穩(wěn)定和無(wú)法預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

足球上的“香蕉球”現(xiàn)象，要求足球旋轉(zhuǎn)得足夠快，如此才能讓足球繞過(guò)人墻，射進(jìn)球門。

但棒球上的“蝴蝶球”效應(yīng)卻要求投出的棒球盡量不旋轉(zhuǎn)，這是為什么？

棒球上面有縫線，在飛行過(guò)程中，氣流經(jīng)過(guò)縫線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多湍流，由于左右不對(duì)稱，湍流增加了棒球側(cè)面的偏轉(zhuǎn)力。

尾流左右搖擺，飛行飄忽不定，如飛舞蝴蝶，故名“蝴蝶球”。

常規(guī)足球通常將32塊球面通過(guò)縫線拼合而成，縫線的總長(zhǎng)度以及縫線的深度決定了足球的光滑度，縫線越多越粗糙。

常規(guī)足球一般在48公里每小時(shí)球速時(shí)會(huì)產(chǎn)生最大化的“蝴蝶球效應(yīng)”。

而“普天同慶”足球，由于其總縫線長(zhǎng)度很短，導(dǎo)致其成為當(dāng)時(shí)最光滑的足球，經(jīng)過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)，在80～88公里每小時(shí)球速時(shí)，“普天同慶”才會(huì)產(chǎn)生最大化的蝴蝶球效應(yīng)，而80公里左右時(shí)速恰恰是射門，以及任意球的典型球速。

以上，就是“普天同慶”飽受批評(píng)的原因。

2014年的巴西世界杯，其指定用球是“桑巴榮耀”。來(lái)自謝菲爾德哈勒姆大學(xué)的研究人員肖賓博士經(jīng)過(guò)測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于球面縫線接合處的深度，“桑巴榮耀”是“普天同慶”的3倍多。

另外，“普天同慶”的接合線總長(zhǎng)大約是203厘米，而“桑巴榮耀”縫線總長(zhǎng)度高達(dá)327厘米。

增加縫線長(zhǎng)度以及縫線的深度，目的就是為了增加足球的粗糙度。

在接受BBC采訪時(shí)，肖賓博士說(shuō)：表面粗糙的足球飛得更遠(yuǎn)，在高速射門時(shí)，產(chǎn)生的蝴蝶球效應(yīng)越少。

2018年俄羅斯世界杯的指定用球是“電視之星”，顯然，因?yàn)橛辛恕捌仗焱瑧c”足球的教訓(xùn)在先，新球“電視之星”應(yīng)該不會(huì)再被球星們罵成是神經(jīng)病、地?cái)傌浀鹊取?/p>

研究人員測(cè)量了電視之星接縫長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)它比“桑巴榮耀”的接縫長(zhǎng)度多了30%，為避免太過(guò)粗糙，“電視之星”的縫線深度有所減少。

“今年的球與以前的球不會(huì)有太大的不同。”來(lái)自林奇堡弗吉尼亞大學(xué)的物理學(xué)研究人員說(shuō)。

而日本筑波大學(xué)的研究人員則將新球放進(jìn)風(fēng)洞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)，新球的空氣動(dòng)力特性與“桑巴榮耀”相似。

所以，本屆世界杯用球應(yīng)該是沒(méi)多大問(wèn)題。