棒球赛季将于本月拉开帷幕,届时希望“令人心碎的暴风雪”会减少,取而代之的是在您钟爱的体育场度过的温暖阳光明媚的日子。没有什么比一袋花生、球棒清脆的击球声,以及如果您和我一样是小熊队的粉丝,在瑞格利球场吃一个芝加哥式热狗更能搭配炎热的天气了。
除了球迷的情绪,棒球本身也会在夏天得到提振;事实证明,在温暖的天气下,棒球通常飞得更远。球的轨迹也会受到其他大气条件的影响,包括湿度、海拔、气压和风速。
这五个因素会影响球是成为全垒打还是软蛋。下面是如何实现的。
湿度
人们可能觉得棒球在干燥的空气中会更容易飞速穿过。但实际上,击球手在迈阿密潮湿的天气里比在菲尼克斯干燥的天气里打球的成功率要高。
原因与空气中气体分子的重量有关。随着空气变得越来越潮湿,它会携带更多的水分子。这些气态水蒸气非常轻,会取代氮气和氧气等较重的气体。
“通过排出这些重气体,空气密度就会降低,”亚利桑那大学工程学名誉教授特里·巴希尔说。空气密度是指一定空间内的分子数量;巴希尔说,这是衡量空气有多重的一种方式。“如果空气密度较高,球就更难穿过它,”他说。“阻力更大。”
潮湿的条件只会让球在空中多飞几英寸,但它们也可能产生间接影响。棒球内部的纱线很容易吸水,因此当存放在极度潮湿的环境中时,它们会变得更重,弹性也会大大降低。科罗拉多洛基队故意将他们的球存放在这种环境中——一种叫做加湿器的东西——以遏制库尔斯球场惊人数量的全垒打。
海拔和气压
专家认为,丹佛库尔斯球场出现如此多全垒打的原因是海拔。
“丹佛海拔一英里,而其他体育场基本上都在海平面,”伊利诺伊大学物理学名誉教授艾伦·内森说。“这起到了很大的作用——库尔斯球场被认为是击球手的乐园和投手的噩梦,因为球飞得很好。”
这又与空气密度有关。靠近海平面的空气区域会受到上方大气中气体重量的挤压。这通常意味着海平面的空气密度较大,而海拔越高,密度越低。想想登山者在攀登时遇到的空气稀薄的挑战——那是密度和压力非常低的空气。
所以在丹佛,击球手喜欢挥棒击出远距离本垒打,因为幸运的物理定律让他们的球在空中停留的时间更长。事实上,根据以往的《大众科学》报道,在 1995 年至 2001 年间,库尔斯球场的投手平均自责失分(即他们失掉的分数)为 6.50,比其他美国职业棒球大联盟体育场高出两分多。当洛基队在 2002 年实施加湿器以减缓飞球距离时,平均自责失分下降了约一分。
空气温度
空气的温度也会影响密度。在热浪中,气体膨胀并扩散得更多,使空气密度降低。寒冷时空气会收缩——收缩!——并将更多分子聚集在一起,使其密度更高。
内森说,这就是为什么我们在德克萨斯州阿灵顿的环球人寿公园看到大量全垒打,因为在炎热的夏季温度下,他实际上已经利用全垒打和温度数据创建了一个模型,显示了在炎热天气下球飞得有多远。
他说:“对于以典型全垒打速度和轨迹击出的球来说,10 华氏度的温度变化可以增加大约三英尺多的距离。”“这可能看起来不多,但在一整个赛季中,它实际上会累积起来。”
他将德克萨斯州阿灵顿的体育场与旧金山经常有 40 度温差的 AT&T 公园进行了比较。每 10 度增加三英尺,“这就会变成一个很大的数字,仅仅由于温度差异,体育场之间的差距就有 12 到 13 英尺。”
风速
如果密度较低的空气将棒球推得越来越远——甚至超过体育场围墙,风速就会强力地将它们推出。
“风起着巨大的作用。五英里/小时的顺风会增加飞球的飞行距离约 18 到 20 英尺,”内森说,并补充说,在芝加哥的瑞格利球场,有风的条件并不少见。“这太大了。每小时五英里真的不算强风。”
未来
因此,根据物理学,全垒打的最佳气候是炎热、潮湿、高海拔,并且有稳定的微风吹向后场。但是,这些条件存在的地区可能会随着气候变化而改变。
“要真正了解气候变化将如何影响棒球,你需要逐个案例、逐个地区地考察,”宾夕法尼亚州立大学气候学家迈克尔·曼恩说。“随着地球变暖,大气中的整体湿度会增加,但这因地区而异。有些地区变得更干燥,有些地区变得更湿润。”
虽然预计未来几十年温度会全面上升,但曼恩表示,他预计高纬度地区的城市升温幅度会比其他地区更大。这可能意味着位于西雅图、旧金山、多伦多和波士顿(他最喜欢的球队红袜队的主场)的体育场会有更多的全垒打。
“也许随着波士顿变暖,我们会在芬威公园看到更多全垒打,”曼恩说。“就我而言,这可能是件好事。”