
引言
2019年維也納,Eliud Kipchoge首次突破2小時跑完馬拉松(INEOS 1:59 Challenge),整場比賽他被一群「配速員」以V字形陣型包圍跑動。這個陣型設計並非只為了視覺效果,而是基於嚴謹的空氣動力學計算——為Kipchoge最大化風阻屏蔽效果,讓他節省更多體力用於速度。
在一般公路跑步中,空氣阻力雖不如自行車那般顯著,但在特定速度和風況下,它仍然是不可忽視的能量消耗來源。理解風阻的物理學,能幫助你在比賽和訓練中做出更聰明的策略選擇。
風阻的物理學基礎
跑步時受到的空氣阻力(Drag Force, Fd)由以下公式決定:
Fd = ½ × Cd × ρ × A × v²
其中:
- Cd = 阻力係數(與人體形狀相關,跑步姿態下約為0.8–1.0)
- ρ = 空氣密度(約1.2 kg/m³,隨高度和溫度變化)
- A = 人體正面投影面積(約0.3–0.5 m²,因體型而異)
- v = 相對風速(你的速度加上/減去風速)
關鍵:阻力與速度的平方成正比。這意味著速度提升一倍,風阻增加四倍;逆風時,每加快1 km/h的風速,阻力的增加效果遠超線性。
在正常靜風條件下,空氣阻力約佔跑步總能量消耗的3–8%(依速度而定):
| 跑步速度 | 空氣阻力佔總能耗比例 |
|---|---|
| 4:00/km(精英馬拉松) | 約7–8% |
| 5:00/km(次精英) | 約5–6% |
| 6:00/km(市民跑者) | 約3–4% |
| 7:00/km(慢速跑者) | 約2–3% |
跟跑的空氣動力學優勢
當你跑在另一位跑者的正後方,你進入了他們製造的低壓尾流區(Slipstream)。在這個區域中,空氣已被前方跑者「分開」,你需要克服的有效風阻顯著降低。
根據研究估算,以下距離的跟跑效益:
- 緊貼(0–1公尺):可節省約6–7%的空氣阻力
- 近距離(1–2公尺):節省約4–5%
- 中距離(2–5公尺):節省約1–2%
- 超過5公尺:效益趨近於零
以4:00/km的精英配速計算,跟跑節省的能量相當於每公里節省約0.3–0.5 kcal,全程42公里下來約節省12–20 kcal,折算為配速節省可達3–5秒/公里。
這也是為什麼馬拉松比賽中,精英選手會在前半程緊跟領跑集團,保留能量用於後段決勝;而獨自「破風」領跑的選手,往往在後半程付出更多代價。
逆風與順風的配速影響
- 逆風每增加1 m/s(3.6 km/h),對跑步配速的影響約為慢3–8秒/公里(依跑步速度而定)
- 順風每增加1 m/s,可讓配速快2–5秒/公里(因為順風的幫助效率不如逆風的阻礙效率高)
這也是為何國際田聯規定,田徑短跑和長跑紀錄的成立,須在風速不超過+2.0 m/s的條件下。馬拉松則因為往返路線、風向變化,總體風速影響相對均衡。
比賽中的風阻策略
- 前半程跟跑:盡量跑在速度相近的跑者後方,特別是在逆風路段,大幅節省能量。
- 辨識集團策略:在大型路跑賽事中,找到一群配速與你相近的跑者形成集團,比單獨跑步更省力。
- 逆風路段保守,順風路段提速:賽道有轉彎的比賽,在逆風段降低1–2秒/公里的配速,在順風段補回,整體能量消耗更均衡。
- 不要在逆風中與對手硬拼:逆風路段領先他人突破,消耗的體力遠超其帶來的心理優勢。
實用建議
- 訓練時刻意安排逆風段:逆風跑步能增加呼吸肌負荷,是提升跑步效率的進階訓練手段。
- 馬拉松前查詢風向預報:了解賽道走向與預測風向,規劃哪個路段需要更保守。
- 集團跑的禮儀:長時間「蹭跑」集團頭部選手的尾流而不輪流帶跑,在精英賽事中並不被鼓勵,但在市民組是完全合理的策略。
- 跑步姿態與風阻:前傾角度適當、雙臂收緊(不外展過寬),能減小正面投影面積,降低風阻。
結語
風阻是看不見的對手,也是可被利用的戰略資源。在追求PB的旅程中,善用跟跑技巧和風向策略,可能就是讓你突破個人紀錄的最後幾秒關鍵差距。