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带电的网球(在月球上打网球,想试试吗?)

更新时间:2022-10-09 09:18:56

网球明星安狄·罗迪克被称为“火箭人”,因为他拥有世界上最快的发球记录:发球速度高达每小时250公里。在对手意识到球在飞向哪里之前,极快地,它已经不见了。一流的技术!他的反弹球的速度也像火箭发射一样快。

信不信由你,这在比赛中可能成了大问题,如此又快又重地击球,网球会直着飞向远方,一直到消失在球场之外,出界了!这样要赢比赛就难了。

带电的网球(在月球上打网球,想试试吗?)

不过,别担心,罗迪克还有个神奇的技术:“上旋”。斜着击球,罗迪克可以让网球飞转起来,上旋让球以向下的曲线运动。这回,球不会直冲向场地之外,而是在近处,在另一面场地合适的位置上优美地落下,赢了!

异想天开的“火箭人”最近在考虑一个问题:“如果美国网球公开赛选定在月球上举行,我用上旋的老办法还行吗?”

伯努利效应失灵了

这是个绝妙的问题!2004年,美国总统布什带领全国关注空间探测,他宣布:“人类正在向广大宇宙迈进!”他虽然没有说网球会向宇宙迈进,但是网球运动员在兴奋地考虑这个问题。毕竟,不管人们去往哪里,运动都会接踵而至。几十年以后,网球可能成为月球上消遣娱乐最流行的项目。

请想象这幅图景:两个穿着太空服的运动员盯着对方,他们中间是插入到月球尘埃当中的隔网。他们头顶上,太阳很烈,天空是黑色的,地球看起来真的很美,今天是新月。

一个选手投球,球飞起来、继续飞、继续飞,啪!无声地,一个时速250公里以上的球滑翔过球网,直着飞,一直飞⋯⋯对方没接到球,球还一直飞,飞过球界,还在飞⋯⋯

出问题了,在月亮上,上旋失灵了!

实际上,球还是会正常旋转,但是这种旋转并不会让球形成向下的运动曲线。因为月球上没有空气,而球的旋转只在空气中飞行时才会形成曲线。当然,月球的引力也会让向上旋转的球向下弯转,但是弯转程度太小了,不足以挽回每次发球。

物理学家把地球上“上旋”现象的形成原因归结为“伯努利效应”:对于一个旋转的球,一面的气压总比另一面要高。高压推动球往低压的方向跑,于是才有了曲线。瑞士物理学家伯努利在18世纪就描述了这个现象,还建立了方程式,给300年后罗迪克等运动员非凡的球技打下了基础。

在运动中,伯努利效应很重要。在棒球中,它让投手扔出曲线球;在网球和乒乓球中,它让选手发出一流的上旋球;在高尔夫球上,它让令人生畏的削球成为可能。

1971年2月6日,当阿波罗号宇航员谢帕德试着击打月球上的一些球状物体时,可以说他成了第一个太空高尔夫球手,他的球棒是自制的,由一个地质工具把手充当。“很不幸,太空服太笨重,太僵硬了,用两只手我打不了,但是我试着打一些月球表面的沙子,”谢帕德说,“有一个发球看起来像削球,球笔直地出去,但只滚动了二三米远。后来我终于发了一个漂亮的球,它跑了几公里,还没有停下来,或许,作为训练场所,月球是个完美的选择。”

“别具一格”的比赛

其实,在月球上打网球与在地球上比,在很多方面都不相同。比如说,月球上的引力只有地球上的1/6,球会“懒洋洋”地在天上飞六倍于地球的时间,飞的高度也会高六倍。运动中感到渴了吗?发球吧,在球飞起的时候,你完全可以抽空去喝杯水。

在地球上,我们有沙地球场和草地球场,在月亮上,只有“灰土场地”。球场的表面当然会影响玩球的效果:在沙地上球无法弹起,而在草地上球就能欢快地弹跳。而“灰土”呢,很可能和沙地的性质差不多,除非事先将它压平,压实。

月球上的尘埃也给网球带来了有趣的变化。一方面,尘埃是极其干燥并绝缘的,所以很容易产生静电黏附力,就像从干衣机里带着噼里啪啦声把袜子拉出来一样。在这种尘土上滚来滚去,球会积累越来越多的带电的尘埃。想要用电击倒你的对手吗?自己做好保护措施,然后直接把球扔到他身上去!

还有呢,当球在月球场地上弹跳的时候,它会踢起少量的尘埃。灰尘降落得慢,你巧妙地转动球,就可以让尘土飞射向对手,狡猾地让他目眩,从而失去判断力。

穿着宇航服打球

可别忘了宇航服。在我们地球上,选手穿着短而且轻便的运动服。在月球上,他们必须钻进又大又笨重、充满压力的衣服中去。正如阿波罗宇航员发现的,穿上了宇航服,你并不能在一个1/6地球重力加速度的月球上灵活跑跳,你能跳跃,但会非常吃力,就像举着大石头往上跳一样。在地球上,你的网球教练以往总对你大叫:“步法、注意步法!”“步法”?在月球上,你怎么可能在双脚根本悬在天空中的情况下讲究什么步法?传统的训练策略在月球上显然不适用了。

此外,航天服的肘部、膝盖,特别是肩部的关节并不像真正人体的关节那样灵活。对不起了,罗迪克!你的好多发球绝招因此也就无法施展了。比如,在月球上尝试空中发球,要举起手臂超过头顶,就会变得非常困难;而反手击球的动作也可能会消失,因为要把手伸到臃肿的太空服对面,别提有多困难了!这样下来,正击或者手不过肩地发球,这些在地球网球赛只是很普通的动作,在月球上可能变成是不得不如此了。

最后,为了适应月球上的网球赛,人们可能会设计特殊的太空服,到时候,正常的奔跑、下投球、反手击球都会变成可能。场地的范围也可以变化,很可能会做得更大,以适应无伯努利效应的发球,以及低引力下的用力发球。

让我们等待着去亲身体验吧

低引力、无上旋,大服装,在月球上打网球的体会将是独特的,将来,当各种措施都到位了,你想体验一下吗?罗迪克说:“那会很酷的!”

等一下!故事远没有完呢!虽然这个故事是建立在物理理论基础之上的,但是我们还是别太当真了,因为除非有人去亲身体验一下,否则谁也不敢肯定在月球上打一场网球会是什么样。在月球球场上来回滚动一定会给球带来越来越多的电荷吗?不尽然,这其实取决于球是由什么材料组成,又是如何和尘埃进行相互作用的。科学家只是知道,和地球上的情况一样,如果有静电,在月球上的情况也会和地球上一样,球会发出劈啪声响;还有,当人类真的住到月球上时,高级的太空服当然早就被改造得又轻便又灵活,比阿波罗号太空服要强得多,这无疑有助于宇航员们顺利完成任务:探测、建立殖民地、做地质学者之类的工作。改进的太空服也会帮他们打网球,反手击球和空中发球也许会很容易操作;还有,当然了,如果将来的技术水平能让科学家建造一个大的“压力帐篷”,就相当于一个巨大的宇航服一样的建筑,那么宇航员就能扔掉自己的太空服,在这个大的环境下尽情玩球了。“大帐篷”里变得和地球上没有什么差别了——没有月球尘埃,有的是充足的空气和充足的伯努利效应!

月球上的网球赛会有多大不同?只有时间才能说清。