空气动力学专家指出，2018年世界杯用球，由阿迪达斯推出的“电视之星18”，性能优良，在空中飞行时十分稳定，相信不会像过去的比赛用球那样饱受非议。
2018世界杯指定用球“电视之星18”(Telstar 18)
来源|科学内部的AIP
作者|马库斯吴
全世界的足球迷都在为本周将在俄罗斯开幕的2018年世界杯做准备。2018世界杯的新话题总是层出不穷，无论是埃及的后起之秀穆罕默德萨利赫能否伤愈复出，还是冰岛国家队首次亮相世界杯。当然，老生常谈也同样火爆，比如评论世界杯用的官方球。
的确，一些球员已经开始抱怨这个名为“电视之星18”的官方球，它在去年11月的国际比赛中首次亮相。“这是一个非常奇怪的球，”西班牙门将大卫德赫亚今年春天在西班牙官网上说。
他的队友门将佩佩德莱恩也认为“这个球会给门将带来很多问题。”
这让我们想起了当年饱受诟病的“普天同庆”。作为2010年南非世界杯的官方用球，“庆祝世界”因其在空中不可预测和不稳定的路径而广受批评。
2010南非世界杯官方指定用球“普天同庆”
相比之下，阿迪达斯的后续产品——2014年世界杯用球“布拉祖卡”(Brazuca)，获得了很多正面评价，但很少有批评。虽然今年的世界杯用球“电视之星18”一开始收到了很多投诉，但一项最新的研究表明，它的表现应该和“桑巴荣耀”一样好，它会收到同样多的正面评价。
来自美国弗吉尼亚州林奇堡大学的物理学家约翰埃里克戈夫(John Eric Goff)表示，“今年的球不会与以往有太大不同。”日本筑波大学的戈夫教授、洪和浅井武史通过风洞实验发现，电视之星18的空气动力特性与桑巴荣耀相似。他们在最近出版的《体育工程与技术杂志》上发表了这一研究成果。
戈夫教授说3360“我们即将迎来一届精彩的世界杯。”
然而，关于世界杯用球的争论总是时有发生。早在1930年，第一届世界杯决赛中，阿根廷国家队和乌拉圭国家队就为用哪种足球而争吵。后来比赛只好上半场用阿根廷的首选足球，下半场用乌拉圭的首选球。
自从1970年电视明星出道以来，阿迪达斯就一直在设计官方比赛用球。“电视之星”是第一个由32个黑白六边形和五边形皮肤图案组成的足球，现在已经成为足球的标志性外观。
1970世界杯官方球“电视明星”已经成为足球的标准样式。
这种通用图案的设计一直延续到2006年，这位世界杯球队球星采用了14张皮肤的新设计。后来到了2010年世界杯，“万能庆典”球的皮数下降到了8张。
戈夫教授向我们解释说，“每减少一次皮肤，球面上的关节比例就会相应减少。”接缝越少，球就越光滑，这会使球在空中的飞行变得不可预测。
当足球高速射出时，会有一层薄薄的空气紧紧包裹住它。当空气流向足球的背面时，就会产生混乱而汹涌的漩涡。
但是，风的阻力会使球减速：当球的速度下降时，周围的气流也会发生变化。气流变成层流。层流流畅，不像以前那样包裹球。此时，流动的空气与球的边界分离，产生更大的尾流。这种尾流会对足球产生额外的拖曳力，导致球的速度突然下降。
当一个足球在空中高速飞行时，尾部会产生极其复杂的尾流。
足球表面越光滑，这种突然减速发生的速度就越小(即突然减速发生的速度越小)。2014年，一项研究发现，“万能庆典”突然减速的速度约为每小时54英里，这是角球和任意球的典型球速。
足球的退出速度通常高于这个过渡速度。随着空气阻力逐渐减慢球速，足球周围的气流由湍流变为层流。这时阻力突然增大，球速突然下降。这种在半空中的突然减速会让运动员感到非常困扰。
戈夫教授说3360，“如果我能在2010年世界杯前看到‘庆祝全世界’的风洞测试数据，我会毫不犹豫地警告阿迪达斯不要用这个球。”
“桑巴荣耀”虽然只有6个皮肤，比“莆田庆典”少了2个，但它的每个皮肤都有独特的形状，类似于直升机的桨翼，其接头的长度比“莆田庆典”长68%左右。研究人员发现，皮肤上的小突起增加了整个足球的粗糙度，从而将转化速度降低到每小时38英里。一般情况下，大多数球在空中飞行时不会降到这么低的速度，所以不会出现突然减速的情况。
况。
2014年世界杯指定用球“桑巴荣耀”，表皮形状十分独特
在最新的实验中，研究人员检测了静止情况下“电视之星18”周围的气流。虽然它也只有六块表皮，但它的接缝总长度比“桑巴荣耀”还要多30%。为了抵消因较长接缝而带来的额外粗糙度，设计师们设法使接缝变得更浅，进而降低表皮凹凸不平的程度。“电视之星18”空气动力学的测试结果表明，它与“桑巴荣耀”的性能类似，只不过研究人员还发现，在远距离传射方面，“电视之星18”的飞行距离要比“桑巴荣耀”短9%~10%左右，这也是两款足球最大的不同。
来自麻省理工学院的应用数学家约翰布什介绍说，足球的风洞实验还存在一些不足。在实验中，由于足球是静止不动的，因此研究者无法表征它的弹性，也就是，足球到底有多容易被压扁。要知道，一个柔韧的球会产生更大的冲击力，并且，球与脚的接触面积会增大，这样就可以对其施加更大的扭矩和旋转，进而改变它的轨迹，成功绕过后卫的防御。
因此，研究人员计划对旋转的球做类似的实验。不过，话说回来，戈夫教授表示，静止球的实验已经可以揭示足球基本的空气动力学特性了，研究人员可以据此计算出足球在空中的飞行情况。这样的球出现在球场上，应该不会发生让人惊讶的事情。
布什教授说:“世界杯应当照常进行。关于这个新球，没有什么好吐槽的。但话说回来，吐槽总是会有的，我们就等着看，会发生什么吧。”
文章由“科普中国头条创作与推送项目”团队推出
