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在月球上打網球,想試試嗎?

網球明星安狄?羅迪克被稱為「火箭人」,因為他擁有世界上最快的發球記錄:發球速度高達每小時250公里。在對手意識到球在飛向哪裡之前,極快地,它已經不見了。一流的技術!他的反彈球的速度也象火箭發射一樣快。

信不信由你,這在比賽中可能成了大問題,如此又快又重地擊球,網球會直著飛向遠方,一直到小時在球場之外,出界了!這樣要贏得比賽就難了。

不過,別擔心,羅迪克還有個神奇的技術:「上旋」。斜著擊球,羅迪克可以讓網球飛轉起來,上旋讓球以向下的曲線運動。這時,球不會直衝向場地之外,而是在近處,在另一面場地合適的位置上優美地落下,贏了!

異想天開的「火箭人」最近在考慮一個問題:「如果美國網球公開賽選定在月球上舉行,我用上旋的老辦法還行嗎?

伯努利效應失靈了

這是個絕妙的問題!2004年,美國總統布希帶領全國關注空間探測,他宣布:「人類正在向廣大宇宙邁進!」他雖然沒有說網球會向宇宙邁進,但是網球運動員在興奮地考慮這個問題。畢竟,不管人們去往哪裡,運動都會接踵而至。幾十年以後,網球可能成為月球上消遣愉樂最流行的項目。

請想像這幅圖景:兩個穿著太空服的運動員盯著對方,他們中間是插入到月球塵埃當中的隔網.他們頭頂上,太陽很烈,天空是黑色的,地球看起來很美,今天是新月.

一個選手投球,球飛起來、繼續飛、繼續飛、啪!無聲地,一個時速250公里以上的球滑翔過球網,直著飛,一直飛……對方沒接到球,球還一直飛,飛過球界,還在飛……

出問題了,在月亮上,上旋失靈了!

實際上,球還是會正常旋轉,但是這種選狀並不會讓球形成向下的運動曲線。因為月球上沒有空氣,而球的旋轉只在空氣中飛行時才會形曲線。當然,月球的引力也會讓向上旋轉的球向下彎轉,大拿是彎轉程度太小了,不足以挽回每次發球。

物理學家把地球上「上旋」現象的形成原因歸結為「伯努利效應」:對於一個旋轉的球,一面的氣壓總比另一面要高。高壓推動球往低壓的方向跑,於是才有了曲線。瑞士物理學家伯努利在18世紀就描述了這個現象,還建立了方程式,給300年後羅迪克等運動員非凡的球技打下了基礎。

在運動中,伯努利效應很重要。在棒球中,它讓投手扔出曲線球;在網球和乒乓球中,它讓選手發出一流的上旋球;在高爾夫球上,它讓令人生畏的削球成為可能。

1971年2月6日,當阿波羅號宇航員謝帕德試著擊打月球上的一些球狀物體時,可以說他成了第一個太空高爾夫球手,他的球棒是自製的,由一個地質工具把手充當。「很不幸,太空服太笨重,太僵硬了,用兩隻手我打不了,但是我試著打一些月球表面的沙子,」謝帕德說,「有一個發球看起來象削球,球筆直地出去,但只滾動了二三米遠。後來我終於發了一個漂亮的球,它跑了幾公里,還沒有停下來,或許,作為訓練場所,月球是個完美的選擇。」

「別具一格」的比賽

其實,在月球上打網球與地球上比,在很多方面都不相同。比如說,月球上的引力只是地球上的1/6,球會「懶洋洋」地在天上飛六倍於地球的時間,飛的高度也會高六倍。運動中感到了渴了嗎?發球吧,在球飛起的時候,你完全可以抽空去喝杯水。

在地球上,我們有沙地球場和草地球場,在月亮上,只有「灰土場地」。球場的表面當然會影響玩球的效果:在沙地上球無法彈起,而在草地上球就能歡快的彈跳。而「灰土」呢,很可能和沙地的性質差不多,除非實現將它壓平,壓實。

月球上塵埃也給網球帶來了有趣的變化。一方面,塵埃是極其乾燥並絕緣的,所以很容易產生靜電黏附力,就象從乾衣機裡帶著噼里啪啦聲把襪子拉出來一樣。在這種塵土上滾來滾去,球會積累越來越多的帶電的塵埃。想要用電擊倒你的對手嗎?自己做好保護措施,然後直接把球扔到他身上去!

還有呢,當球在月球場地上彈跳的時候,它會踢起少量的塵埃。灰塵降落得慢,你巧妙地轉動球,就可以讓塵土飛射向對手,狡猾地讓他目眩,從而失去判斷力。

穿著宇航服打球

可別忘了宇航服。在我們地球上,選手穿著短而且輕便的運動服。在月球上,他們鑽進又大又笨重、充滿壓力的衣服中去。正如阿波羅宇航員發現的,穿上了宇航服,你並不能在一個1/6地球重力加速度的月球上靈活跑跳,你能跳躍,但會非常吃力,就像舉著大石頭往上跳一樣。在地球上,你的網球教練以往總對你大叫:「步法、注意步法!」「步法」?在月球上,你怎麼可能在雙腳根本懸在天空中的情況下講究什麼步法?傳統的訓練策略在月球上顯然不適用了。

此外,航天服的肘部、膝蓋,特別是肩部的關節並不像真正人體的關節那樣靈活。對不起了,羅迪克!你的好多發球絕招因此也就無法施展了。比如,在月球上常識空中發球,要舉起手臂超過頭頂,就會變得非常困難;而反手擊球的動作也會消失,因為要把手伸到臃腫的太空服對面,別提有多困難了!這樣下來,正擊或者手不過肩地發球,這些在地球網球賽只是很普通的動作,在月球上可能變成是不得不如此了。

最後,為了適應月球上的網球賽,人們可能會設計特殊的太空服,到時候,正常的奔跑、下投球、反手擊球都會變成可能。場地的範圍也可以變化,很可能會做得更大,以適應無伯努利效應的發球,以及低引力下的用力發球。

讓我們等待著去親身體驗吧

低引力、無上旋,大服裝,在月球上打網球的體會將是獨特的,將來,當各種措施都到位了,你想體驗一下嗎?羅迪克說:「那會很酷的!」

等一下!故事遠沒有完呢!雖然這個故事是建立在物理理論基礎之上的,但是我們還是別太當真了,因為除非有人去親身體驗一下,否則誰也不敢肯定在月球上打一場網球會是什麼樣。在月球球場上來回滾動一定會給球帶來越來越多的電荷嗎?不盡然,這其實取決與球是什麼材料組成,又是如何和塵埃進行互相作用的。科學家只是知道,和地球上的情況一樣,球會發出劈啪聲響;還有,當人類真的住到月球上時,高級的太空服當然早就被改造的又輕便又靈活,比阿波羅號太空服要強得多,這無疑有助於宇航員們順利完成任務:探測、建立殖民地、做地質學者之類的工作。改進的太空服也會幫他們打網球,反手擊球和空中發球也許會很容易操作;還有,當然了,如果將來的技術水平能讓科學家建造一個大的「壓力帳篷」,就相當於一個巨大的宇宙服一樣的建築,那麼宇航員就能扔掉自己的太空服,在這個大的環境下盡情玩球了。「大帳篷」里變得和地球上沒有什麼差別了---沒有月球塵埃,有的是充足的空氣和充足的伯努利效應!

月球上的網球賽會有多大不同?只有時間才能說清。

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