在月球上跑步會比較快嗎 2NASA 在一九六八年登陸月球前就做過類似的實驗,在〈比較人類在地球和月球不同重力下走路與跑步之間步態的差異〉這篇研究中有三個跟跑步有關的結論:

  • 在地球重力下的衝刺跑速度比月球快很多。
  • 在月球上跑步時身體要更向前傾,手腳的擺動幅度也要比較大(為了平衡前傾的身體)
  • NASA建議太空人在月球上移動要以跳躍動做為主,會比較節省體力,用走路或跑步反而會比在地球上還費力。

NASA 為了要確定太空人在月球上怎麼移動比較省力(比較節省氧氣),而在登陸前做了這項實驗。實驗證實相同的速度下,在月球上跑步比跳躍前進費力。所以後來設計的太空裝也比較適合跳躍前進。

在月球重力下的跑者很難跑出跟地球上一樣的速度,而且跑姿會顯得非常怪異,重心要變得非常前傾才能跑到相同的速度。正因為月球的重力只有地球的六分之一,所以要在水平方向上加速到相同的速度就必須更前傾。這正是關鍵所在。

在月球上跑步加速較地球上慢這件事同時也證實:我們跑步時向前進的加速度,並非來自腳上的地面反作用力,而是來自於重力加速度。

前面提過跑步加速的原理是「重心繞著支撐腳轉動」,腳掌是支撐點,臀部是重心,轉動的速度愈快且角度愈大,加速度就愈大,但因為月球上的重力加速度太小,所以轉動的速度很慢,自然跑不快;第二個原因是,在月球上很容易騰空(或是說垂直振幅比較大),所以兩次支撐的時間隔很久,沒有支撐就沒有加速度,所以在月球上很難加速,若要從靜止狀態開始起跑衝百米的成績絕對會慢很多。這也是為什麼跑得快的跑者垂直振幅(Vertical Oscilation, VO)都比較小,因為要快一點回到地面上才能再次加速。
在月球上跑步會比較快嗎 1在月球上跑步的步頻(Cadence, Cad)快不起來,原因是重力加速度太小,騰空後無法即時把人「拉回」地面,所以人在空中的時間會比較長,使得轉換支撐變慢(步頻變慢),加速度也變慢。相對來說「步頻快,沒有花太多騰空時間」的方式較佳,但這件事在月球上很難做到。

NASA 從太空人在月球上跑步的研究所推出的結論跟我們一樣:不管是哪一種距離的跑者,都不會利用推蹬來增加騰空時間,對地面施力只要夠支撐體重即可,就像在騎腳踏車時對踏板施多的力會使身體上下起伏一樣,多的力是不必要的。換句話說:步頻愈快,利用重力的頻率愈高,支撐時的地面反作用力愈小,對肌肉、骨頭、關節和其他結締組織的衝擊也愈小。如果在支撐(腳掌著地)時主動對地面用力,不但會增加下肢的負擔,提高受傷的風險,還會降低步頻,進而使得重力的利用率降低,自然是沒有效率的跑法。

在跑步的過程中,肌肉的功能主要在於支撐體重與拉回來形成下一次的支撐。我們在跑步時唯一需要「主動」做的,只有快一點把腳拉回臀部下方,轉換支撐的時間愈短,角速度愈快,速度自然就變快了。肌肉對地面用力可以加快速度是「幻覺」(illusion),加速度是從重力來的,我們只要快一點把腳拉回臀部下方,同時增加支撐時的前傾角度,跑速就會變快。

現在我們已經知道答案了:在地球上衝百米比在月球上較快。這是標準答案,每個人都會是一樣的結果。在月球上可以創跳高的世界紀錄,但百米衝刺的成績絕對是在地球上跑比較快。

在月球上跑步會比較快嗎 3
本文摘自臉譜出版《跑者都該懂的跑步關鍵數據:透過跑錶解析自己的跑力,突破瓶頸,進行有效率的科學化訓練》本書是作者們多年來的研究,從體能指標、技術指標和壓力與效果指標三大類,帶領你深入跑步世界,當你深刻認識、掌握自己的身體密碼,便能更安全地打造更強的自己。

分享
RUNiROUND 慢跑俱樂部
來自台灣的運動社群媒體RUNiROUND慢跑俱樂部,提供慢跑運動、肌力訓練、飲食調整、名人運動心得等深入淺出的內容,讓所有的朋友一起體會運動的樂趣,用運動打造快樂的人生。歡迎加入慢跑俱樂部Facebook粉絲專頁獲取更多跑步知識 http://www.facebook.com/runiround