变化球是怎么飞的

流体力学中有个马格努斯效应。说的是球在飞行时其自身的旋转会影响周围空气的流速－－旋转方向的一侧流速加快，而另...



流体力学中有个马格努斯效应。说的是球在飞行时其自身的旋转会影响周围空气的流速－－旋转方向的一侧流速加快，而另一侧流速减慢（如下图）。我们都知道固定愣飞行的升力正是由于机翼的形状造成上下空气流速的差异。棒球的投球则是靠马格努斯效应造成的流速差控制飞行轨迹。足球中的曲线球射门也是同样的道理。

想像一下如果在地球没有空气，或者在月球上扔一颗球，那么球在飞行时只受引力作用，轨迹应当是一条抛物线。棒球的直球轨迹之所以是直的，而非抛物线，是因为投球时给了它向后的旋转（backspin）。以球前进的方向为前，定义前后左右，那么后旋时球表面上一个点的移动顺序是前、上、后、下。这时球上方的空气被带动的运动方向与周围空气相对于球的运动方向一致，因此这一侧的空气流速快；而下方的空气被带动的方向相反，从而流速慢。于是，上快下慢的流速造成了与固定机翼升力相似的压力差，使球有一定的升力保持在垂直方向上几乎无位移。投变化球时，投手给球不一样的旋转，于是要么原本保持升力的旋转不在了，要么在别的方向上有了旋转。以滑球（slider）为例，右投手投出的旋转是右、前、左、后。垂直方向上没有旋转，球的下坠类似单纯抛物线；水平方向是左快右慢，球行进时渐渐向左偏移。而曲球、螺旋球只是旋转的角度与速度与滑球有所区别罢了。另一类变化球的投法不是改变旋转，而是扼制旋转。

最极端的投法是指关节球（knuckle ball）。球几乎不旋转。虽然如此，但是因为周围的气流时而会有微妙的变化，并随着蝴蝶效应放大，所以事实上球在下坠的同时左右随机飘动，不仅击球手难打，捕手也难接。而快速指叉球（splitter）、指叉球（fork）、变速球（changeup）则分别由多至少不同程度地抑制后旋。

球出手后，旋转方向上并无力施加，旋转其实是越来越慢的，同时球的速度也受空气阻力影响不断下降。并且，旋转初速越是慢，马格努斯效应的衰减越快。变速球看上去在尾端有急速下坠就是因为它的旋转初速比两种指叉球都慢。旋转方向与滑球相近的卡特球（cutter ball），以及与螺旋球相近的喷射球（shuuto ball），其初段的直线轨迹不仅因为较快的初速让水平的位移不甚明显，也因为相对高速旋转能保持足够的升力防止下坠。

有一种微调马格努斯效应的方法是改变球的旋转面。仔细观察棒球的表面，可以发现它是用两块马鞍型的皮缝合在一起的。缝合线相对其它部分显著突起，因而在旋转时更能加强马格努斯效应。直球的投法是让球每旋转的一圈滚过四道缝合线（大家可以观察一下是哪个方向），所以直线也叫四线快速球。相对的，旋转90度后可以让每圈只经过两道。这样的球叫两线快速球。虽然只是旋转面有别造成升力略有不足，但是微妙的下坠偏移已经对击球的感觉有了影响。有的握球法在投这种球时还稍加上一点水平方向的旋转，使有略有横向飘移。

除了以上几种，也有的变化球像子弹球（gyro ball）那样以奇异的旋转方式独树一帜的（子弹球的旋转方向与前行方向垂直，如同线膛枪射出的子弹）。但总之，球的轨迹控制都是依靠改变旋转的特征。

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