集团跑步的空气阻力科学：跟跑如何节省 2–4% 能量

引言

2019 年，Eliud Kipchoge 突破马拉松两小时大关的「INEOS 1:59」计划，特别精心设计了一组配速员以 V 字形阵型围绕在他身旁跑步。这个精心设计的阵型不只是仪式性的，而是基于空气动力学的精确计算：适当的跟跑位置，可以让跑者节省 2–4% 的能量消耗。在马拉松这样的长距离赛事中，2–4% 的差距可能意味着 5–10 分钟的成绩差异。

跑步空气阻力的量化

空气阻力（Aerodynamic Drag）的大小由以下公式决定：

D = ½ × ρ × Cd × A × v²

其中 ρ 为空气密度，Cd 为阻力系数，A 为迎风面积，v 为相对空气速度。

对跑步来说，空气阻力的影响程度取决于跑速：

配速（每公里）	估计空气阻力占能耗比例	实际感受
6 分/公里（慢跑）	约 2%	几乎无感
4 分/公里（马拉松配速）	约 4–6%	逆风时明显
3 分/公里（精英配速）	约 8–10%	显著影响
短跑冲刺	约 13–16%	非常显著

跟跑位置的气流场研究

当跑者在前方跑步时，身后会形成一个低压涡流区（Wake Zone）——类似自行车手身后的「尾流」。后方跑者若处于这个尾流区内，所受的空气阻力显著降低。

比利时根特大学的研究者（Blocken et al., 2013）使用计算流体力学（CFD）仿真了不同跑步队形的阻力：

• 正后方 0.5 公尺：阻力降低约 62%
• 正后方 1 公尺：阻力降低约 38%
• 正后方 3 公尺：阻力降低约 14%
• 侧方 1 公尺：阻力降低约 20%
• 斜后方 1 公尺、45 度角：阻力降低约 35%

这些数字转换为能量节省时，取决于速度，但在精英马拉松配速下，紧跟后方可节省约 2–4% 的总能量消耗。

INEOS 1:59 的队形设计

Kipchoge 挑战中的配速员阵型被设计为：前方 2–3 名、两侧各 1 名、稍后方 2 名，形成一个动态的「气泡」。研究计算显示，这个阵型能让 Kipchoge 所受的空气阻力降低约 6–7%，相当于能量节省 2–3%——在接近人体极限的赛跑中，这个帮助是决定性的。

逆风、侧风的影响

风向也是重要的变量：

• 顺风（Tailwind）：每秒 1 公尺的顺风，可改善马拉松成绩约 40–60 秒
• 逆风（Headwind）：每秒 1 公尺的逆风，会使马拉松成绩恶化约 60–80 秒
• 侧风（Crosswind）：影响较小，但长时间的侧向阻力也会增加能耗
• 世界纪录规则：根据田径规则，顺风风速超过 2 公尺/秒的成绩不被承认为世界纪录

台湾路跑赛事中的跟跑策略

对参加台湾本地路跑（如台北马拉松、万金石马拉松、田中马拉松）的跑者，以下策略具有实际意义：

1. 找到适合的集团：在全马初段，加入配速相近的集团，不要孤军奋战。
2. 最佳跟跑距离：保持在前方跑者正后方 1–2 公尺，效益最大且不会冲撞。
3. 逆风段特别注意：台湾沿海路跑（如田中马、宜兰马）常有侧风，逆风段更应紧跟集团。
4. 不要总待在后方：长时间跟跑后段，应轮流至前方短暂「引风」，避免失礼也锻炼自身。
5. 热天适用性降低：台湾夏季路跑（如高温台南）中，紧跟集团减少空气阻力，但同时减少了散热的空气流通，需要权衡。

空气阻力之外：集团跑的心理效益

研究显示，集团跑步除了生理节能外，还有不可忽视的心理效益：

• 减少「配速孤独感」，降低主观感受疲劳程度（RPE）
• 视觉焦点集中在前方跑者，降低对疲劳感的注意力
• 社会促进效应：团体竞争激发更高输出表现

结语

空气阻力不只是自行车手的课题——对路跑者来说，在适当的速度下，跟跑策略可以提供真实且可量化的能量节省。在台湾的路跑赛事中，善用集团节能、选择适当跑位，是不花任何金钱的「免费速度提升」。下次比赛时，别急着一开始就冲到最前面，先找到你的「幸运集团」，让气流科学为你效劳。

相关主题阅读

• 路跑的风阻影响：跟跑与领跑的体能消耗差异
• 风阻配速影响：逆风与顺风对马拉松配速的量化影响
• 跑步空气阻力的影响：阵风对配速控制的量化干扰研究
• 长跑配速的计算：比马拉松目标配速慢 90 秒的科学依据