12强赛主场放到其他星球会更有利国足吗

科普中国网 2017-03-24 作者:作者:肖攀峰

  中国男足昨天以一个经济适用的1:0在长沙主场击败了来访的韩国男足,在2018世界杯亚洲区预选赛6轮过后,以1胜2平3负积5分位居A组第5,仍保留了通往俄罗斯世界杯的一丝希望。主场优势也是取胜的一个因素,胜利之余我们也脑洞大开一下——如果12强赛的主场可以任意选择,把主场搬到地球之外会不会更有利于中国队?

  在不考虑空气阻力的情况下,足球的飞行时间和水平射程按照以下抛物线运动的公式计算,

  足球的飞行时间t=2v0sing,

  足球的水平射程s=v02 sin2g,

  其中v0是足球被踢出后的初速度,是足球速度与水平方向的夹角,g为重力加速度。

  争头球时足球运动员的起跳高度和起跳至最高点的时间按照以下公式计算,

  起跳高度h=v2/2g,

  起跳时间t=v/g,

  其中v是运动员的垂直向上起跳速度,g是重力加速度。在地球上,一般人能跳高离地约0.5米,地球的重力加速度是9.8米·秒-2,人在起跳瞬间的速度大约为3米/秒,从起跳到最高点不到半秒钟。

  如果主场是月球,月球上几乎没有大气,月球的引力约为地球的六分之一,以同样的初速度踢出的足球,其飞行时间和水平飞行距离都会是地球上的6倍,也就是说,原来在地球上的一脚30米的长传,在月球上同样的脚法和力度,皮球的落点就会在180米开外,直接就踢出场外了,因为足球场长度也就105米左右。而且前锋在争头球时,以地球上同样的速度起跳,脚可以离地约3米,起跳到最高点耗时约2秒,如果想和地球上一样玩下底传中、头球攻门的战术,前锋和传球队友的技术都需要从头开练了,比如前锋需要重点练向下顶球而不是甩头攻门的技术动作了(嗯,说的就是你,大宝同学,不要因为进了韩国队一个头球就偷懒),因为标准足球球门框的下沿高度是2.44米,而月球上的头球高度在4.8米以上了(以前锋身高1.8米,在起跳最高点头球计算),而传球队友也需要重新考虑足球的飞行时间和飞行高度,以保证前锋能争顶到头球。

  主场换成火星如何?火星的引力是地球的约0.4倍,同样速度的足球,空中飞行时间和水平飞行距离,都会是地球上的2.5倍左右,运动员起跳后可以离地1米左右,从起跳到落下的滞空时间能超过2秒,这时候看前锋和中后卫争顶,会感觉不像在看足球赛,而像在看美职篮里的乔帮主和LBJ等在表演扣篮秀。我们知道,足球比赛里的一大看点是“香蕉球”,其原理是根据流体力学的伯努利方程p+1/2v2+gh=C,式中p为流体中某点的压强,v为该点的流速,为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量,踢出“香蕉球”时,足球一边向前走一边旋转,同时存在水平运动和旋转运动,流体速度较大一侧的压强比速度较小一侧的压强小,球会受到流体速度较小一侧的压力合力,飞行过程中会向压强较大一侧运行,产生弧线的“香蕉球”(压力合力方向向左或向右)。火星的大气密度是地球的约1%,由于大气稀薄,即便运动员踢出的皮球具有和地球上同样的旋转速度和水平初速度,其受到的大气压力合力也要比在地球上受到的压力合力小得多,因而足球产生的弧线也小得多,换句话说,就是在火星上更不容易踢出“香蕉球”,所以球迷们好好珍惜在地球上能看到的每个精彩“香蕉球”吧,去了火星就看不到啦。

 

 

 

 

  主场在金星呢?金星的引力大小和地球相近,似乎球员们不需要提前去踩点特训、适应场地了,但麻烦事一点也没少,金星表面的大气密度是地球的50倍,表面的大气压是地球表面的约90倍,相当于地球海洋1000米深处的压力,其大气中96%以上是CO2,CO2导致的强烈温室效应使得金星向阳处的表面温度超过了400℃,而且金星大气的云里悬浮着大量浓硫酸液滴,如果想在金星上举办一届世界杯,比赛用球必须是特制的——既要耐高温抗高压,又要耐强酸腐蚀,球员的装备也要耐高温抗高压防强酸,还有自带呼吸设备(别忘了金星大气成分主要是CO2),“金星世界杯”的预算一定会高到让任何国家都无意愿去申办。

  要不主场就选太阳系中块头最大的行星木星吧?木星表面的重力加速度约是地球的2.5倍,根据前边的公式很容易算出,足球的飞行时间和飞行距离都是地球上的约0.4倍,球员起跳的离地高度也是0.4倍左右,也就是0.2米上下。试想会出现什么样的比赛情形?如果下底传中起球的球速不变,足球在空中飞行的时间和距离都只有原来的一半不到,这就要求进攻方前锋和防守方中后卫不能以以往地球上的比赛经验来判断球在禁区内的落点,地球上的比赛经验反而容易造成落点的误判,比如地球上球速是传球到门前后点的,现在就可能需要去门前包抄抢前点了,并且球飞得更低了、飞行时间更短。球员的起跳高度比地球上低了不少,争头球时跳与不跳的差别不大,可能会使得教练在挑选队员时更为青睐大个子,中后卫和前锋的选材标准都向篮球看齐,全是清一色的2米大个。如果技战术是以地面传接配合为主,类似宇宙队巅峰时的Tiki-Taka战术,又会怎样呢?木星的重力约是地球的2.5倍,根据摩擦力公式F=FN=mg,式中是滚动摩擦系数,m是足球的质量,g是重力加速度,假定滚动摩擦系数不变的情况下,足球在木星上的草皮上滚动时受到的摩擦力会是地球上的2.5倍,也就是说,在木星上玩地面传接配合时,需要用更大的力来踢球给队友,或者队友之间的站位需要更近才行。另一个需要考虑的问题是,木星、土星这样的巨行星属于气体星球,表面不是固体,根本无法建造一个标准的足球场。

  木星不行,那木星的卫星呢,比如木卫二——欧罗巴?欧罗巴是一个冰冻星球,其表面有一层冰壳,冰壳下据推测有液态的海洋,这样的地貌很像地球上的北冰洋——海水上漂浮着一层不太结实的海冰。欧罗巴的重力不到地球的七分之一,比月球还小一点,如果在欧罗巴上进行足球比赛,结果会和月球类似。

  所以综上所述,我想最佳选择还是乖乖呆在地球上踢比赛,主场选地球外还是不靠谱,关键还靠发挥技战术水平,调整好赛前心理,一场一场拼,一场一场抢分吧,首先要打好下一场3月28日的伊朗客场。

责任编辑:李阳阳

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