[世界杯] 今年世界杯的球,可能要讓球迷失望
本月即將開打的 FIFA 世界杯有很多新鮮之處：舉辦地是美國、加拿大和墨西哥，這是世界杯首次在叁個國家聯合舉辦；參賽隊伍也是歷屆最多。和過去半個多世紀的每壹屆壹樣，這屆世界杯也將使用壹款全新設計的足球。
這款新球叫 Trionda，由 Adidas 制造。壹組專門研究世界杯用球物理特性的團隊已經跟蹤這個課題 20 年了，最近他們對 Trionda 做了風洞測試。
Trionda 只有肆塊拼板，上面印著紅、綠、藍叁色的楓葉、綠鷹和星星圖案，分別代表叁個東道國，拼板表面刻有深槽紋路。風洞實驗的結果是：Trionda 在某些方面比前幾代有進步，但踢遠距離射門時球可能飛得沒以前那麼遠。
“簡單來說，Trionda 可能會讓超遠距離的傳球和射門吃壹點小虧，但它會讓技術動作幹淨的球員受益——球的飛行軌跡更可預測了，”團隊成員約翰·埃裡克·戈夫（John Eric Goff）說。他研究運動物理學，即將到普渡大學擔任工程實踐教授。“守門員、打長傳的後衛、遠射手——我覺得這幾個位置最先能感受到區別。”
從 1970 年代起，Adidas 會為每屆世界杯設計壹款新球。頭幾拾年主要改的是外觀：1986 年墨西哥世界杯的球印了阿茲特克神廟圖案，1994 年的球用了太空元素紀念登月 25 周年。結構上也有改進，比如升級了泡沫內芯、提高了防水性能，但基本設計始終沒變——32 塊伍邊形和六邊形拼板縫在壹起。
2006 年德國世界杯打破了這個傳統。Adidas 推出的 +Teamgeist 球只用了 14 塊弧形拼板，而且不再縫合，改用熱粘合。戈夫說這種設計能更好地隔絕水分，防止球在比賽中越踢越沉。差不多從那時起他開始研究足球。之後這些年，Adidas 每屆都在改——換紋路、減拼板——變化大到足以影響比賽，他和同事就壹路跟著測。
球在空中怎麼飛？
戈夫很早就發現，分析足球的飛行軌跡數據可以推算出它的阻力系數——這個數字決定了球在某個速度下飛行時受到多大的空氣阻力。之後他開始和日本築波大學的團隊合作，每出壹代世界杯新球就測壹次，看設計變化怎麼影響球的飛行。
實驗方法這些年刻意保持不變。負責實驗的淺井武（Takeshi Asai）教授說：“保持連續性很重要，這樣新數據才能跟歷史數據做比較。”具體做法是把球固定在壹根金屬杆上，連接到壹台叫“力平衡儀”的設備。風洞吹出的風速從每秒 7 米到 35 米不等，跟真實比賽中球的速度壹致，設備同時測量球受到的阻力和升力。
團隊會用不同朝向來測，“但測不了太多次，因為壹顆 Trionda 要 170 美元。”戈夫說，而且每測壹次球基本就廢了。拿到阻力系數隨速度變化的數據後，戈夫再寫代碼模擬球的完整飛行軌跡。
從 2010 年的“妖球”說起
團隊的分析壹直追溯到 2010 年世界杯用球 Jabulani。這顆只有八塊拼板的球當時被球員罵慘了，守門員們尤其憤怒，說它的飛行軌跡詭異到離譜。壹名球員告訴《衛報》，這個球會“邪門地往下墜”。
Jabulani 的關鍵問題是：太光滑了。它在高速飛行時阻力系數確實低，但球速壹降到某個臨界點，阻力系數就會猛然飆升，球急劇減速，出現那種讓球員崩潰的詭異軌跡。這種突變在空氣動力學中叫“阻力危機”。球面越光滑，這個突變發生的速度越高；如果在球面上增加縫線、凹槽等紋路，就能把突變推遲到更低的球速才發生，讓球飛得更遠、軌跡更好預測。
“高爾夫球為什麼有凹坑、棒球為什麼有 108 條縫線，道理壹樣，”戈夫說，“沒有這些粗糙的特征，這些球被打出去或扔出去的距離會短很多。球面上必須有某種粗糙度，才能把阻力危機推到更低的速度。”
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這款新球叫 Trionda，由 Adidas 制造。壹組專門研究世界杯用球物理特性的團隊已經跟蹤這個課題 20 年了，最近他們對 Trionda 做了風洞測試。
Trionda 只有肆塊拼板，上面印著紅、綠、藍叁色的楓葉、綠鷹和星星圖案，分別代表叁個東道國，拼板表面刻有深槽紋路。風洞實驗的結果是：Trionda 在某些方面比前幾代有進步，但踢遠距離射門時球可能飛得沒以前那麼遠。
“簡單來說，Trionda 可能會讓超遠距離的傳球和射門吃壹點小虧，但它會讓技術動作幹淨的球員受益——球的飛行軌跡更可預測了，”團隊成員約翰·埃裡克·戈夫（John Eric Goff）說。他研究運動物理學，即將到普渡大學擔任工程實踐教授。“守門員、打長傳的後衛、遠射手——我覺得這幾個位置最先能感受到區別。”
從 1970 年代起，Adidas 會為每屆世界杯設計壹款新球。頭幾拾年主要改的是外觀：1986 年墨西哥世界杯的球印了阿茲特克神廟圖案，1994 年的球用了太空元素紀念登月 25 周年。結構上也有改進，比如升級了泡沫內芯、提高了防水性能，但基本設計始終沒變——32 塊伍邊形和六邊形拼板縫在壹起。
2006 年德國世界杯打破了這個傳統。Adidas 推出的 +Teamgeist 球只用了 14 塊弧形拼板，而且不再縫合，改用熱粘合。戈夫說這種設計能更好地隔絕水分，防止球在比賽中越踢越沉。差不多從那時起他開始研究足球。之後這些年，Adidas 每屆都在改——換紋路、減拼板——變化大到足以影響比賽，他和同事就壹路跟著測。
球在空中怎麼飛？
戈夫很早就發現，分析足球的飛行軌跡數據可以推算出它的阻力系數——這個數字決定了球在某個速度下飛行時受到多大的空氣阻力。之後他開始和日本築波大學的團隊合作，每出壹代世界杯新球就測壹次，看設計變化怎麼影響球的飛行。
實驗方法這些年刻意保持不變。負責實驗的淺井武（Takeshi Asai）教授說：“保持連續性很重要，這樣新數據才能跟歷史數據做比較。”具體做法是把球固定在壹根金屬杆上，連接到壹台叫“力平衡儀”的設備。風洞吹出的風速從每秒 7 米到 35 米不等，跟真實比賽中球的速度壹致，設備同時測量球受到的阻力和升力。
團隊會用不同朝向來測，“但測不了太多次，因為壹顆 Trionda 要 170 美元。”戈夫說，而且每測壹次球基本就廢了。拿到阻力系數隨速度變化的數據後，戈夫再寫代碼模擬球的完整飛行軌跡。
從 2010 年的“妖球”說起
團隊的分析壹直追溯到 2010 年世界杯用球 Jabulani。這顆只有八塊拼板的球當時被球員罵慘了，守門員們尤其憤怒，說它的飛行軌跡詭異到離譜。壹名球員告訴《衛報》，這個球會“邪門地往下墜”。
Jabulani 的關鍵問題是：太光滑了。它在高速飛行時阻力系數確實低，但球速壹降到某個臨界點，阻力系數就會猛然飆升，球急劇減速，出現那種讓球員崩潰的詭異軌跡。這種突變在空氣動力學中叫“阻力危機”。球面越光滑，這個突變發生的速度越高；如果在球面上增加縫線、凹槽等紋路，就能把突變推遲到更低的球速才發生，讓球飛得更遠、軌跡更好預測。
“高爾夫球為什麼有凹坑、棒球為什麼有 108 條縫線，道理壹樣，”戈夫說，“沒有這些粗糙的特征，這些球被打出去或扔出去的距離會短很多。球面上必須有某種粗糙度，才能把阻力危機推到更低的速度。”
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