广东湛江遭遇「摩羯」，台风为什么吹不动鸭子？

知乎日报 · 公众号 · 问答 · 2024-09-11 21:00

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9 月 6 日，广东湛江遭遇「摩羯」，有网友拍到台风天鸭群稳稳站立纹丝不动。台风为什么吹不动鸭子？一起来看看答主的回答吧。

广东湛江遭遇「摩羯」，台风天鸭群稳稳站立纹丝不动，台风为什么吹不动鸭子？这是什么原理？

| 答主：黄河边儿

三方面原因：鸭子腿短重心低 + 流线型身材阻力小 + 大脚掌站得稳。

大风来时，大家可能会习惯性的蹲下或者趴在地上，这时候人的重心低，在风中也会更加稳定，鸭子本身就比较矮胖，而且腿短，导致重心很低，自然不容易被风刮走。

第二个就是鸭子的体型了，鸭子的体型是一种接近流线型的形状。流线型物体可以使得气流平滑地沿着物体的表面通过，背风侧的涡流极小，对应物体所收到的风阻也越小。

鸭子身材秀

空气动力学中的阻力公式可以表示为

，

是阻力系数，

是空气密度，A 是物体的迎风面积，v 是气流速度。不同形状的物体，主要是通过影响阻力系数来影响阻力大小，通常流线型的阻力系数是最小的，所以，自然界中或者工业设计中，常见到这种形状。

比如，现实生活中，飞机的翅膀就是一种流线型的设计，如下图，细长的锥形指向背面。这种形状可以使得流动的空气在很长的距离上附着在飞机表面上，进而减小飞机受到的阻力。

飞机机翼的空气动力学模拟

下图展示了不同形状物体的空气动力学测试结果。其中，左上角的圆形，左下角的方形，和右下角的兔子形状，都比右上角流线型物体具有更大的风阻。

圆形物体，在物体的背风侧有比较明显的涡流现象。PS：想要减少圆形物体的风阻，可以考虑高尔夫球的做法，也就是在球面上增加很多凹槽，这样就会使得风贴近球面。

方形物体引起了强烈的涡流现象，特别是在迎风面的边界处，而且背风侧产生大规模的不规则涡流，气流无法顺利绕过物体，这对应着风阻很大。

复杂形状，如兔子，气流在复杂轮廓周围会产生局部涡流，比如耳朵处还有背风侧，这种非规则形状导致局部区域气流的分离和再附着，会有明显的不规则涡流，阻力就大了。

与之对比，流线型明显得减少了气流边界层分离以及低压区的形成，所以对应的阻力是最小的。鸭子的体型接近于流线型，所以在风中有较小的阻力，也就不容易被刮倒。另外，鸭子的羽毛结构也有助于分散风力，让风从身体表面顺滑通过。

最后一个原因就是鸭子的脚掌了，鸭子有个大脚掌，还有脚蹼，所以与地接触面积大。我们知道，物体倒下的物理力学原因是：重心超出了支撑面积的范围，所以物体才会倒下；如果重心保持在支撑面积的范围内，物体才会处于稳定。

那么鸭子的大脚掌，无疑给身体提供了大的支撑面积，所以上身的重心，不容易超出支撑面积，所以就不容易倒了。

最后，总结一下，鸭子腿短重心低 + 流线型身材阻力小 + 大脚掌站得稳让它们在台风中稳稳站立。

另外值得一提的是，台风的风速在垂向方向上，并不是一样的。赵林等统计了距离台风中心不同距离的风速的垂向分布情况，如下图。下图一共包括 25 个子图，每个子图代表距离台风中心一定位置的垂向风速观测结果（距离数值在子图的中上位置），子图的垂向轴代表高度，纵轴代表风速。

具体说，7~12 位置的观测显示，垂向风速剖面形态呈现近似 S 形，即水平平均风速在近地面一定高度范围内持续增加达到极大值后，又持续降低直至风速稳定或再次增加；14~19 位置显水平风速达到最大值后又以相对缓慢的速度衰减。

总之，地面上的风速由于摩擦力较大，通常比高层的风速较小，这也是鸭子能够稳定站立的原因之一。

台风不同位置处，水平风速随着高度的变化情况

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