绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球” ？******

　　又到了四年一度 的世界杯

　　不知道大家 是否还记得

　　2018届世界杯中

　　葡萄牙和西班牙相遇的小组赛

　　C罗在最后时刻力挽狂澜

　　踢出被解说员叹为

　　“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的

　　“C型”任意球 ，扳平比分

　　被踢出 的球为什么会迅速升降 ？

　　又为什么会“拐弯”呢 ？

　　首先我们来了解一下任意球

　　任意球是啥 ？

　　任意球是罚球的一种。它 是一种在足球（或手球）比赛中发生犯规后重新开始比赛 的方法。

　　任意球分两种 ：直接任意球，踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分；间接任意球 ，踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置，以及人墙 的站位 ，发任意球时需要用手触球 ，然后在裁判哨响后踢球。

　　香蕉球？能吃吗？

　　事实上 ，C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见 。

　　在1997年 ，在巴西对法国 的一场足球比赛中，巴西足球运动员Roberto Carlos，在没有通向球门 的直接路线 的情况下 ，从35米外开出一个任意球。他 的射门使球飞过球员 ，并在快要出界 的时候急转向左 ，砸入球门。

　　图源 ：网络 香蕉球图解

　　球 的突然拐弯让在场球员，特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮，最具标志性和最违反物理学定律的任意球，被叫作“香蕉球” 。法国物理学家对此研究了数年 ，终于用“马格努斯效应”解释了这个问题 。

　　马格努斯效应

　　图源网络

　　当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时 ，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力 。在这个横向力 的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这 是流体力学中 的一种现象 。

　　图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图

　　旋转物体之所以能在横向产生力 的作用 ， 是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加 ，另一侧流体速度减小。

　　是不 是听得云里雾里？

　　香蕉球轨迹

　　球在气流中运动时 ，如果其旋转 的方向与气流同向，则会在球体 的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右 ，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压 ，右侧产生高压 ，这样就导致足球存在横向 的压力差 ，并形成向左侧的力。

　　图源：NKPhysics

　　根据物理公式，距离越远 ，速度越慢，球偏离角度也就越大 。因此，我们能看到在香蕉球运行 的末尾时刻 ，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大 的“惊吓” 。

　　我也能踢出和C罗一样的球吗？

　　回到文章开头提到 的C罗“力挽狂澜”的任意球，这一球不止踢出了上述“香蕉球” 的概念，同时也混合了“电梯球”，即指大力踢出的足球 ，下落很快，像是从电梯上下坠 ，它实际上 是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下 的运动轨迹 。

　　图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛 的“电梯球”

　　葛惟昆教授解释说：“踢出电梯球 的一大关键要素 ，就是球的初始速度要快。”要踢电梯球 ，球的初始速度应该接近150公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。

　　图源 ：科学世界

　　研究人员在进行场景模拟时发现，要想让100公里/小时以上速度 的任意球避开人墙（假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排）成功射门 ，球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°～17°之间，也就 是仅有2° 的精度范围（在距离球门25米的位置，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况） 。

　　如果是足球 ，以每小时90千米的速度每秒旋转8转，球会在这个距离内弯曲3米以上。

　　图源见水印

　　而踢出弧线的关键在于 ，落脚点在偏离球心 的位置，偏离球心 的幅度越大，球 的转速越快 。有研究人员称，安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球 的旋转轴倾斜角度大于侧旋 ，让马格努斯力倾斜向下发挥作用 ，从而踢出“球速快 、大幅弯曲的同时又急剧下沉 的”球路 。

　　资料来源 ：科学世界、中国物理学会期刊、科技日报 、天津科普说、NKPhysics

　　整理：董小娴

“追根溯源”：研究揭示植物水杨酸信号和合成通路的起源进化机制******

　　近日 ，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤植物互作团队揭示了绿色植物中水杨酸信号和合成通路 的起源进化过程，以及陆地化过程中水杨酸的重要作用 。相关研究成果发表在《分子植物（Molecular Plant）》上 。

绿色植物中水杨酸信号和合成通路的起源与进化示意图

　　植物激素水杨酸在植物应对陆地多种多样的生物和非生物胁迫过程中起至关重要 的作用 。然而关于植物中水杨酸合成和信号中关键蛋白 的起源和进化过程 ，以及水杨酸 是否普遍存在于绿色植物中及其在陆地化过程中的作用仍有很多未知 。

　　该团队于2017年解析了水稻根中水杨酸合成 的路径，并阐明了水杨酸调控根系发育 的机制。在此基础上，该研究进一步系统地揭示了绿色植物中水杨酸合成和信号通路 的起源与进化过程 ，同时发现基于花序分生组织异常基因（AIM1）的β氧化通路作为古老的水杨酸合成通路参与绿藻中水杨酸 的合成 。此外，该研究发现绿色植物中广泛存在 的水杨酸对于绿色植物登陆后适应复杂的陆地土壤和高光强环境有着重要作用。该成果为进一步研究水杨酸在植物与土壤互作过程中 的作用奠定了重要基础。

　　该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金 、中国农业科学院青年创新专项及中国农科院科技创新工程等项目资助 。

科普中国智惠农民

学术支持

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 徐磊

记者

宋雅娟 谢芸