棒球的「尾勁」是什麼?
愛看棒球、愛打棒球的人一定常聽到「尾勁」一詞,不論是球評、轉播記者、球員、教練,乃至業餘愛好者,都常使用這個名詞。我和一些人討論後發現,多數情況下,沒有人說得清楚尾勁究竟是什麼,但通常用來形容投手投出的直球到了飛行的後半段,也就是接近及進入本壘板上空時,似乎特別會「跑」,讓打者不是那麼容易打得到或打好球,但並不是指一般的變化球,也不是指球速的快慢,極快的球也可能很直、不會「跑」,沒有尾勁。
那什麼又叫會「跑」呢?似乎也沒有清楚的定義與說明。所以似乎變成有點用一個不清楚所指為何的詞解釋另一個也不清楚所指為何的詞,到頭來還是不清不楚,更不用說去解釋為何球會跑,球有尾勁的原因是什麼了。
一般對於會「跑」的說法是:直球接近及進入本壘板上空時,看起來似乎會往其他地方跑掉一點點,而不是按照原本的直球軌跡前進,於是給人一種到了最後(尾)還會略有轉彎(左右)或上揚的趨勢(勁),於是說球很會「跑」,讓打者不好打。對於這種說法,我看電視的慢動作轉播後發現的確有這種現象。原本普通快速直球的軌跡應該是近似一個拋物線的曲線,只是因為球速快,此曲線也相當平,但是因為受到空氣阻力影響,當球過了最高點後,其軌跡會比一般的拋物線更下滑一些。我們人類長久在有重力及空氣的環境下生活,早已演化出一種對於受重力及空氣阻力影響的自由落體之敏銳感覺與判斷力,對其行進軌跡的判斷滿準的,也因此才有可能在如此短的時間內可以打到那麼小的球。
然而,有「尾勁」會「跑」的球又是怎麼回事?從流體力學的觀點來說,球一旦離開投手的手之後,就只受重力及流體作用在球上的力之影響。重力的部分會使球形成拋物線軌跡,這是國中物理的範疇,而流體作用在球上的力則是大學研究所程度的問題了。流體作用在球上的力有兩種,一種是大家熟知的阻力,作用在與球前進方向相反的方向上,會減緩球速;第二種是側向力,俗稱的Magnus force,主要由於流經球體的空氣在球四周的流場及壓力,在側方向(上下左右)不對稱所致,而其來源有兩大類:第一種是大家比較熟悉的環流所引起,也就是旋種的球體(如曲球、下墜球)帶動周圍空氣旋轉導致的,可以用白努力原理(流速大的那一側壓力小)來解釋,其作用力大小與球速及環流量成正比,這是所謂的Kutta-Joukowski Theorem;第二種是由於緊貼著球邊緣的流體「邊界層」(boundary layer)因不穩定性而產生忽早忽晚剝離球體的現象,而此現象會導致球體側方向(上下左右)較小的壓力分佈不對稱,因此引起球的晃動,形成所謂的蝴蝶球。但是如果球的旋轉夠快,這種邊界層剝離的不對稱性很快就會被平均掉,因此看不出來其效果,這是為何曲球等變化球通常有著優美平順的曲線軌跡,而不是歪歪斜斜的軌跡的緣故。
由轉播畫面及上述原理觀之,球的尾勁,也就是那一點點的軌跡變化,似乎是比較接近一般的曲球式的變化球,只是開始的比較慢,變化程度比較小而已,我認為這所謂的「尾勁」及「會跑」只是一種小變化球而已,投手不一定是故意想這樣投的,只是由於握球的姿勢,會使他的直球出去時受到一點點的旋轉(比一般變化球小的旋轉),因此空氣對球的側向力也比較晚開始發生作用,力量也比較小,因此反而產生一種到本壘板附近才開始變化,讓打者措手不及的球。
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