第十章体育与气象

第十章体育与气象 第三类是影响体能的发挥 使运动员不能发挥或者 超水准 发挥其体能 例如 温湿度适宜则能使运动员的体能效率高 气象条件对体育赛事的影响大致可分为三类 第一类是限制性的 比如狂风暴雨限制了各项室外赛事进行 高温酷暑下会造成中暑休克 第二类是影响运动员的比赛成绩 由于影响天气 则会使比赛成绩受到影响 例如逆风使短跑成绩降低 顺风则使成绩提高 体育运动与气候的关系 1体育运动的成绩与气候 体育运动的成绩极大程度地依赖天气 气候状况 一 室外体育运动 室外体育运动直接受气象条件的影响 而且难以人工控制 影响因素有温度 湿度 风 能见度 雨 雪 日照等 每项运动对气象变化的允许范围不尽相同 表10 1表明主要气象要素与次要因素对运动成绩的影响 天时 地利 人和 表10 1气象因子对运动项目影响的程度 影响程度 1 极小 2 难于察觉 3 中等 4 根本的 5 极大 二 室内体育运动 室内运动可以躲避风雨的影响 但气温和湿度有很大变化 理想的气温和湿度必须不影响运动员的舒适度及正常发挥 运动器械的正常性能如球类 箭等的弹性和投射 表10 2为室内运动项目的适宜温度 表10 2室内体育运动的适宜温度 第二节运动会地址 日期与气候 各地由于纬度 海拔 距海远近 地表性质的不同 气候差异较大 同一地区 不同时间 季节 天气状况也不同 因此对体育赛事的地址 日期要求选择能够使比赛的综合效果最优得地方 一 大型运动会会址 除其他条件外 需要利用气候资料 分析对比气候特点 选择天气稳定 晴天较多 气候干燥 适宜的湿度 适宜体育运动的地点 1983年9月上海的第五届全运会 二 特殊形式的运动会选址 运动会比赛项目不同 地址 日期的选择不同 如田径 体操等对天气条件的特殊要求 如冬奥会2 3的项目与雪有关 缺雪 暖冬 第九届和十二届冬奥会在奥地利举行 都曾动员几百两卡车和大批军队运雪到跑道上 第三节田径运动与气候 田径运动的成绩直接依赖于天气状况 首要条件是风 其次有降水 露 雨 霜 雪 冰雹 气温 气压 摩擦层空气运动极不规则 湍流最强 很难说跑道上100米或200米的路程上每一米处的风力都是相同的 垂直上差异更大 一 田径运动场的气流结构 运动场周围的地理状况不同 小气候不完全一样 运动场不同位置气流的方向和速度不会相同 如挡风的看台 改变气流方向 体育比赛中田径成绩的好坏 除了与场地和运动员临场竞技状态等因素有关外 还与比赛时的风 气温 湿度等气象要素有着密切关系 其中风的影响面最广 体感温度 由气温和相对湿度算出 对田径赛事有较大的影响 田径赛的最适宜气温是20 22 湿度对人体的影响 主要在热代谢和水盐代谢方面 高温高湿时 大气中大量水汽使体表汗液蒸发困难 会妨碍人体的散热 空气湿度大 运动员会感到情绪郁闷 心理压力增大 空气湿度太小 人又有干渴烦躁的感觉 研究表明 在气温适中的前提下 50 60 的相对湿度对田径比赛最适宜 气温适中时 湿度比较低有利于跳跃运动员发挥水平 气温适中而湿度偏大则有利于短跑运动员产生爆发力 比较三个运动场 风速越大 湍流越容易出现 影响风向和风速 造成每一条跑道上风的不同 二 风对径赛的影响 运动员在高速运动时受到空气的阻力 物体在空气中运动受的阻力有摩擦力和压力阻力 阻力系数一般取0 4 空气密度1 2 10 3g cm3 运动时迎风面的面积6000 空气相对运动物体的速度 200米和200米以下的径赛以及跳远 三级跳远等项目 比赛时凡顺风时平均风速超过2米 秒 所创比赛纪录不予承认 在帆船 帆板比赛中 风速小于3米 秒或大于20米 秒 将取消或推迟比赛 全能单项成绩 凡风速的 4米 秒 记录不承认 田径比赛最佳环境条件 三 风对田赛的影响 1 对标枪的影响 风对投掷影响很大 风向和风速的综合作用对于标枪投掷距离影响复杂 作用于标枪上的浮力能使标枪的飞行距离更远 器械飞行中空气阻力的大小是由器械飞行的垂直截面积和器械飞行速度决定的 器械飞行的速度越快 空气阻力就越大 但飞行速度是决定飞行远度的主要因素 因此 绝不能为了减小空气阻力而降低器械飞行的速度 即降低器械的出手速度 为什么在风速较小时 逆风也会增加投掷距离呢 原因是在一定风速下逆风对投掷物有个升力 延长了空中的飞行时间 飞行距离也就有所增加 在风速 6米 秒时 无论顺风 侧风和逆风都会缩短飞行距离 侧风飞行距离减少9 6 顺风飞行距离减少7 5 逆风对飞行距离减少的影响只有3 2 在风速 6米 秒时 无论顺风 侧风和逆风都可增加投掷的距离 顺风飞行距离最多可增加1 1 侧风最多增加0 66 甚至逆风飞行距离最多也可增加0 59 在不同的风条件下 标枪最佳的出手角度也不同 在适宜逆风情况下 运动员应该保持标枪的最佳出手角度32 33 使初始攻角为 3 6 则有可能使标枪的飞行距离略有增加 标枪的运动轨迹 在适宜侧风风速条件下 最佳的出手角度为33 34 在初始攻角为0 3 时 标枪的飞行距离可适当增加 在适宜顺风风速条件下 最佳的出手角度为30 42 在初始攻角为3 6 时 标枪的飞行距离可适当增加 2 对铁饼的影响 风洞试验证明数学计算 铁饼的飞行分为两个区域 在第一个区域 风促进飞行 第二个区域则阻碍飞行 风以两种方式影响铁饼 一是促进飞行 风力越大影响越大 顺风距离增加 逆风缩短 二是风改变铁饼周围气流的动力学特征 这种作用对投掷距离的影响比第一种方式的作用大 通常在微逆风情况下投掷时 出手角度和倾斜角度是小些 在顺风情况下投掷时 出手角度和倾斜角度应大些 以减小空气的阻力作用和增加空气的升力作用 顺风 男子33 44 投掷角度 逆风 女子21 31 女子37 45 男子34 38 3 对链球的影响 链球的链子 连结件及把柄处与空气分子的摩擦制动了链球在空气中的飞行 球的正面阻力使飞行距离缩短 这种阻力随起始飞行速度的增加而增加 在静风条件下 链球的最佳投掷角为44 顺风风速5米 秒时飞行距离增加65 风速增加到15米 秒时 仅增加32 风速10米 秒时 顺风 飞行轨迹最高点比静风时高出5 逆风 飞行轨迹最高点比静风时降低80 第四节足球运动与气候 足球运动的举行是不考虑天气状况的 它属于不依自然环境状况而改变的体育比赛项目 一 阳光照射的影响 直射耀眼的阳光影响比赛 用视觉估测位置时 刺眼的光影响视觉 当太阳的方位角沿运动场的横轴时 运动员由于视觉影响横向传球 二 降水的影响 运动员因为降水加重身体负担 雨或融化的雪使运动员身体强烈降温而不舒适 降水使比赛场地泡软 使鞋与地之间的摩擦力减小 加剧打滑和跌倒的危险 以致速度放慢 雷击也是严重影响足球比赛的不利因素 如1967年在匈牙利首都布达佩斯的足球比赛时 雷劈打到草地使所有运动员被击倒 一名死亡 运动员和裁判员都受伤或瘫痪 一场比赛11名主队球员全部丧命 1998年10月24日 一道奇特的雷电击毙了刚果 金 一支足球队的场上全部队员 而同在一个赛场踢球的另一队球员 客队 则安然无恙 2007 哥伦比亚 哥伦比亚的卡利竞技足球队在2007年10月24日的一次训练中 因遭雷击而酿成二死三伤的惨案 新加坡 在2004年3月10日周三下午3时50分左右闪电击中了中国球员姜涛 别人都安然无恙 北京时间2009年7月15日晨 一道雷电击中奥地利施蒂里亚州莱奥本正在举行比赛的足球场 25名球员和观赛者受伤入院 足球场上发生雷击事件的几率更大 三 场地的影响 运动场地的情况受天气变化的影响较大 表10 3比赛场地对足球滚动路线的影响 单位 m 气压 高原 温度 热带 亚热带 四 凤的影响 表10 4风力对足球飞行路线的影响 单位 m 试验条件 足球自上前方射出 试验时平均风速3米 秒 每项重复10次 得到表10 4的结果 第五节自行车运动与气候 自行车比赛要取得好的成绩 除了需要运动员有很强的体力外 比赛时的天气情况和比赛沿途的气象条件对运动员成绩的发挥也至关重要 与自行车比赛有直接关系的气象要素比较多 有太阳紫外线辐射 降水 风 气温 空气湿度等 自行车运动 根据流体力学可知 物体在空气中运动受到的阻力主要有两种 即摩擦力和空气阻力 自行车运动也是如此 因自行车的胎宽极细 和地面接触的面积更小 所自行车运动中95 以上的阻力来自于空气阻力 为了克服空气阻力在自行车比赛中取得良好成绩 比赛的时候常常出现由一个队员在前面 领骑 大多数人在后面 跟骑 的场面 为什么要用这种形式呢 因为在骑行时 即使是在无风的天气里 也会感到有风从耳边吹过 而速度越快感觉到的风力就越大 这是因为人在骑车行进时 会对前方空气产生挤压力 作为反作用力 前方空气自然也会对人和自行车产生一定的阻力 在前面领骑的运动员 身体会首先受到迎面空气的阻力 而他身后的空气压力则会减小 从而形成了一个局部的低气压区 由于空气会从运动员的身前的高压处留向低压处 又因为流体运动分为层流和湍流 由于大气的雷诺系数比较大 主要表现为湍流 所以领骑的运动员身后产生一个气体的湍流 湍流向前运动 就会产生一定的冲击力 这样领骑者后面的骑车人就可以借助这个湍流向前的冲击力而轻松前行 领骑者速度越快 身后的湍流向前的冲击力量就越大 而跟随着离领骑者越近 就越能借上这个力 因此最好的 跟骑 方式 就是在自己的前车轮在不发生碰撞的前提下 尽可能地接近前车的后轮 让领骑车者最大限度地为自己遮挡一些风力 一 静风 顺风 逆凤的影响 公路边缘 公路边缘 图示 顺风 逆风行驶的编队形式 自行车行驶速度为40km h 顺风风速3m s 设想风速8m s 逆风时 设想风速14m s 行进风 二 斜侧风的影响 设想风速9 5m s 行驶风速11m s 实际风速3m s 思考如果斜前方吹来风时队形应该怎样排 合成风的速度13m s 假设实际风以45 角从斜后方 左侧和右侧 吹来 风合成的速度为9 5m s 二 正侧风的影响 讨论 自行车在跑道上不同地方风向风速均不相同 在比赛过程中必须灵活判断 变换队形 如果温度低于10 且湿度大于60 人们就会感到阴冷难耐 比赛前都会根据温度和湿度的情况来选择穿着的衣服和裤子的透气性与保温性 户外自行车最佳比赛气温条件为15 20 湿度为50 60 当气温高于30摄氏度 且湿度大于60 人体因汗液蒸发困难而散热不畅 体温调节功能受到障碍 此时候极容易发生中暑现象 严重时还会危及生命安全 第六节射击和射箭与气候 一 射击运动 最有利的天气条件 气温 10 气压 1000hPa 湿度 50 海拔 1000m 静风 此条件下空气密度1200g m 风的影响最大 风速超过4m s时 由于风力的作用射击的散飞程度增大 顺风使子弹飞行距离增加 逆风减小 正侧风影响飞行距离和射击方向 表10 5偏离表 风对户外射箭比赛影响很大 箭手射出的箭在飞行过程中受风的影响 会逐渐偏离原来的方向 因此如果出现大风天气 箭手就要考虑风速风向的影响 通过 纠偏 技术来提高成绩 二 射箭运动 对射击比赛的影响一般可以借用到射箭运动 对帆船运动来说 风是动力 水是路 帆船比赛对气象条件的要求是比较高的 这项运动要求风速持续达到3米 秒以上 但当风速大于20米 秒时 出于安全考虑会停止比赛 另外 还要求赛场能见度大于1500米 尽量避开雷雨等灾害性天气 在一轮比赛内 若风向摆动大于50 从比赛公平角度考虑 将停止比赛 帆船 风对高尔夫球飞行距离的影响因风向 风速而异 顶风较之顺风的影响小些 顶风时 高尔夫球在飞行中与空气的相对运动增大 空气的阻力增加 球会被风顶回一定的距离 使球的飞行距离减少 球的落下角度增大 球的滚动距离减小 在顶风时 若想把球击的远些 应该把球击得低一些 低弹道为好 顺风时 因空气的相对运动减少而阻力也减少 球乘风前进 飞行距离增加 落下角度变小 滚动距离增加 在顺风时 要由下向上击球 高弹道才能把球打得远 高尔夫球 根据实验 高尔夫球的初速度为60m s 击球角度为10 旋转数为50转 秒 在无风时 球的飞行距离为182m 在风速为5m s顶风时 球的飞行距离为160m 与无风时相比 球的飞行距离减少22m 在风速为5m s顺风时 球的飞行距离是206m 比无风时增加24m 因风向不同 球的飞行距离相差46m 高尔夫球的初速度 击球角度 旋转数不变 风速为10m s 在顶风时 球的飞行距离为141m 顺风时 球的飞行距离为235m 风速增加5m s 球的飞行距离顶风减少19m 顺风增加29m 顶风与顺风球的飞行距离相差94m 运动员在比赛时就要注意风的变化 确定打法 创造出好的成绩 气温对马术比赛有较大影响 一般来说 马匹难耐高温和低温的煎熬 因此高温和低温天气都会影响比赛成绩 根据国际马术联会 FEI 的指引 当WBGT值在30 32 时 需要采取额外措施预防马匹体温过热 当WBGT值达到33 或以上 酷热天气可能危害到马匹健康 需要咨询兽医意見才可继续比赛 大风大雨天气对马术比赛 尤其是场地障碍赛 影响也很大 雨天路滑 场地泥泞及雨雾对骑师和马匹的视力都有实实在