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气温骤降 雨雪来袭 全能型冷空气威力有多大？******

　　1月11日至15日，一股全能型冷空气来袭，将给我国带来剧烈降温、大风及大范围雨雪。全能型冷空气有什么特点？又是如何形成的呢？来听听北京市气候中心气候预测与评估室副主任张英娟的回答。

　　什么是全能型冷空气？

　　“全能型冷空气”顾名思义就是冷空气是”全能型“的，它具备了冷空气的所有特征，可以说是冷空气综合体，它的特点是大风风力强、降温幅度很大、影响范围很广，同时还会伴有雨、雪等，在一些地区有可能会达到寒潮标准。

　　为什么气温也爱“坐过山车”？

　　冷空气是温度很低的冷气团，这个冷气团多在极地与西伯利亚大陆上形成，然后南下引起强降温、雨雪等。常说的来自西伯利亚的冷空气，其实说的就是冷空气的源地。

　　西伯利亚和北极是非常寒冷的地区，那里的温度一般可以达到零下几十度。如果冷空气来自西伯利亚，它所经过地区的气温将急剧下降。这种温差可以达到10度以上。尤其是在冬季，可能会在一夜之间感受到春天入冬的感觉，冷空气还会伴随着降雨甚至降雪的天气变化。不过，每次冷空气的强度都不一样。有时强，有时弱，由于移动路径不同，受影响的范围也会有所不同。

　　气温“坐过山车”，就是温度的骤降陡升。这种现象通常发生在季节转换时期。熟知的“倒春寒”就是这样一种现象，倒春寒发生在春季，春季是冬季向夏季转换的季节，在春季气温迅速回升过程中，冷空气来袭，造成气温的骤然下降。

　　大幅降温有哪些防寒注意事项？

　　首先是出行方面，出门增添衣物，注意防寒保暖，做好呼吸道及心脑血管疾病的预防。遇雨雪天气，得注意路面湿滑。大风天气不在有玻璃门窗或大树下，广告牌等地方逗留等。

　　大风降温天气将对交通出行产生很不利的影响，所以提醒有出行计划的公众多关注气象部门的预报预警信息以及交管部门的路况信息，安排好自己的行程，顺利、安全出行。

　　其次是居家方面，一是关好门窗，做好水管等防冻措施，另外居家取暖，用火、用电、用气增多，因此要注意用电、用气安全。二是室内空气流通不畅，一氧化碳中毒事故风险较高，注意加强防范。

　　三是生产安全方面。有些施工项目赶工期、抢进度，生产安全方面有隐患，加之不利天气影响，安全事故风险仍然不容忽视。

　　监 　　制：战　钊

　　策划/制作：蔡　琳 肖春芳

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

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）