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

中国信科陈山枝：应将“5G兼容、6G融合”作为我国卫星互联网技术路径******

　　光明网讯（记者 李政葳）1月6日，在由中国工信出版传媒集团主办，北京信通传媒·通信世界全媒体承办的“2023ICT行业趋势年会”上，中国信息通信科技集团副总经理、总工程师、科技委主任陈山枝表示，面向6G、星地融合并以用户为中心的弹性可定制网络将助力6G实现全域覆盖、场景智联。

　　无线移动通信系统十年演进一代，从4G改变生活，到5G改变社会，网络覆盖逐渐向行业应用延伸。“当前4G和5G等陆地移动通信系统在行业应用中有一定局限，面对行业应用的广域与空间覆盖稀疏性和分散性，卫星移动通信大有可为。”针对星地融合发展，陈山枝提出三大趋势：

　　一是卫星与地面蜂窝系统由竞争转变为互补。随着移动通信走向万物互联，人类活动空间拓展、环境监测、军事应用、行业应用等需求强盛，引入卫星通信能够更好地满足通信需求。借助卫星通信，城市与乡镇通过基站覆盖，发挥容量和规模成本优势，实现海量接入；偏远地区与海洋通过卫星覆盖，发挥覆盖优势，可以节省建设成本。因此，以较低成本构建卫星互联网，作为5G／6G地面覆盖的补充，形成星地融合组网，可支撑多样化的服务和应用。

　　二是卫星互联网与地面蜂窝系统体制走向融合。传统卫星通信技术体制多、不兼容、产业规模小、成本高，无规模经济优势。近年来，业界纷纷开展基于5G体制的卫星互联网星座组网探索，比如，ITU开展了下一代卫星通信相关研究；3GPP开展了NTN（非地面网络）标准制定；ETSI Set 5G联盟开展了融合网络研究工作等，有效规范了卫星互联网发展标准化，促进了卫星通信与蜂窝通信在体制上的融合。

　　三是不同需求有不同组网模式。针对不同应用场景，星地融合系统具有灵活的组网模式可以解决相应问题，适应不同场景需求。采用透明转发的独立组网模式与地面互联互通，可应用于技术复杂度低、建网成本低的场景，助力解决中继通讯的问题；采用高频段星上处理独立组网模式与地面网络互联互通，适合大容量高速数据传输，适用于车载、机载、船载或者固定接入通信。

　　“鉴于低轨卫星通信与地面蜂窝通信的差异，星地融合也面临诸多挑战。”陈山枝认为，星地融合还需要在信道建模、链路预算等基础问题，透明转发、星上处理等网络架构，传播参数、信道设计等物理层关键技术，移动性管理、用户面协议等高层关键技术等方面进行攻关。

　　对于星地融合未来的发展趋势，他认为，星地融合演进路径：从5G体制融合走向6G系统融合；6G星地融合关键技术：实现卫星与地面蜂窝通信有机融合。

　　陈山枝建议，应将“5G兼容、6G融合”作为我国卫星互联网的技术路径。

　　其中，5G兼容（体制融合）抢占先机、奠定基础，以5G技术为基础，根据卫星链路等差异化，针对性修改和优化的低轨卫星通信系统；最大程度复用5G技术，并利用5G规模经济，降低成本，实现差异化竞争优势。

　　6G融合（系统融合）达到全球引领，实现陆地移动通信和高中低轨卫星通信的有机融合；形成卫星与地面蜂窝通信的统一空口、统一接入、统一认证方案；支持终端在星地间无缝切换，跨运营商漫游。