2022年冬奧會(huì )的腳步漸漸向我們走近，除了摩拳擦掌的運動(dòng)員們，裁判的存在也十分引人注目。

　　一聲哨響，精彩登場(chǎng)！

　　小小的哨子，吹響的是運動(dòng)員的碰撞與激情，肩負的是體育的公平與公正，承載的是觀(guān)眾的關(guān)注與期望。

　　（圖片來(lái)源：央視網(wǎng)）

　　小小的哨子是如何走上體育競技場(chǎng)的？小身板如何擁有大嗓門(mén)？

　　（圖片來(lái)源：veer圖庫）

　　裁判手里的哨子，其實(shí)來(lái)源于足球場(chǎng)上的一次意外

　　最早的哨音來(lái)自于足球比賽。最開(kāi)始的足球比賽，裁判員只是一個(gè)無(wú)足輕重、可有可無(wú)的角色，裁判沒(méi)有哨子，控場(chǎng)基本靠吼。

　　那么大的競賽場(chǎng)所，中間是運動(dòng)員的喧鬧聲，四周是球迷們的喝彩聲和噓叫聲，裁判員的聲音常常被嘈雜的聲音覆蓋，他不能進(jìn)入運動(dòng)場(chǎng)內，只能在場(chǎng)外大聲吆喝、拼命喊叫。

　　因此，比賽往往會(huì )出現這種場(chǎng)面：場(chǎng)外的裁判員聲嘶力竭，場(chǎng)上的運動(dòng)員毫無(wú)反應！大家來(lái)算算，當時(shí)裁判員的心理陰影面積有多大？

　　1875年，在英國倫敦舉行的一場(chǎng)足球賽中，由于意外的情況和偶然的巧合，產(chǎn)生了世界上最早的裁判哨音（劃重點(diǎn)）。

　　在這場(chǎng)比賽中，雙方球員對一個(gè)進(jìn)了球門(mén)的球是不是有效產(chǎn)生了爭議。球迷們?yōu)榱颂蛔o自己聲援的一方，紛紛涌進(jìn)球場(chǎng)內，比賽也因此停滯，眼看有可能釀成一場(chǎng)大混戰，如果不及時(shí)制止，就可能會(huì )出現人命事故。

　　《股票口哨，倫敦，1909年一月》

　　（圖片來(lái)源：Bashny.Net）

　　碰巧，擔任這場(chǎng)比賽的裁判員是一名警察，面對混亂不堪的局面，出于警察的職業(yè)習慣，情急之下他吹響了警笛。鬧事的觀(guān)眾們聽(tīng)到了警笛聲，立刻自覺(jué)而迅速地退到了觀(guān)眾席上，運動(dòng)員也頓時(shí)安靜下來(lái)，整個(gè)球場(chǎng)的混亂秩序在警笛聲吹響后很快便穩定下來(lái)。

　　這種意想不到的效果，使人們認識到了哨子的作用，此后哨子便成為了裁判員的工具，并從足球比賽擴展到了其他項目的體育運動(dòng)中。

　　小小哨子，為什么能發(fā)出這么大的聲音？

　　哨子的歷史悠久。早期人類(lèi)即發(fā)現有孔的葫蘆或獸骨可以發(fā)聲，于是開(kāi)始有了類(lèi)似的樂(lè )器。古埃及人也曾把小貝殼制作成哨子。

　　（圖片來(lái)源：清和樂(lè )器博客）

　　哨子是一種依靠邊棱振動(dòng)發(fā)聲的氣鳴樂(lè )器。氣鳴樂(lè )器，顧名思義是指以空氣為激振動(dòng)力而發(fā)聲的樂(lè )器。

　　在氣鳴樂(lè )器中，其發(fā)聲方式主要有邊棱音和簧振動(dòng)兩種。

　　當氣流以一定的角度沖擊吹孔對面的銳棱，氣流分隔為兩股交替分裂的旋渦而形成空氣層脈動(dòng)，這個(gè)聲源帶被稱(chēng)為邊棱音。

　　邊棱音產(chǎn)生示意圖

　　（圖片來(lái)源：作者繪制）

　　空腔則通過(guò)共振放大聲音，也就是通常所說(shuō)的“空氣柱共振”。脈動(dòng)的空氣層猶如“空氣簧”，激發(fā)管內空氣柱共振，同時(shí)也受空氣柱振動(dòng)的影響。

　　在相互影響中，呈現出一種“強者制約弱者”的現象。在此，空氣柱振動(dòng)強于柔軟的“空氣簧”，以致前者在較大程度上對后者起調制作用，將其頻率強加于后者。

　　這類(lèi)樂(lè )器的聲音，實(shí)際由兩個(gè)聲源（邊棱音和空氣柱共振）混合而成。而我們所聽(tīng)到的，主要是管出口端輻射的聲音，其音高源自空氣柱振動(dòng)。

　　笛子的發(fā)聲原理

　　（圖片來(lái)源：作者繪制）

　　而簧振動(dòng)則是由簧片的振動(dòng)而發(fā)音的。當氣流進(jìn)入簧片微張的縫口時(shí)，在氣流壓力影響下形成簧片周期性的閉合，從而激發(fā)空氣柱產(chǎn)生振動(dòng)。

　　哨子的發(fā)聲頻率受多種因素影響，其中最主要的因素是哨子的形狀。而在哨子的形狀中，哨子內最大尺寸是主要因素。吹哨子時(shí)，流過(guò)哨子口的氣流速度也會(huì )影響哨子的發(fā)聲頻率，氣流速度越大，發(fā)聲頻率越高。此外，改變出氣口尺寸也可以改變哨子的發(fā)聲頻率。

　　籃球裁判

　　（圖片來(lái)源：新浪圖片）

　　從“豌豆哨”到“無(wú)核哨”：裁判哨子的進(jìn)化史

　　在現代體育賽場(chǎng)上，各種現代化、電氣化的體育設施層出不窮，但裁判手中的哨子基本還像原來(lái)一樣“樸實(shí)無(wú)華”。

　　“豌豆哨”作為各種體育比賽的裁判用哨，已經(jīng)有100多年的歷史。它的原理十分簡(jiǎn)單：將軟木加工成豌豆狀小球，植入哨子體內，在吹奏時(shí)氣流會(huì )形成邊棱音。

　　氣流被哨子出口縫隙鋒利的邊緣分割成兩部分，一股直接從縫隙沖出發(fā)出聲音，另一股則在腔體內回旋并推動(dòng)小球，當氣流從縫隙沖出時(shí)就會(huì )再次加強聲音。同時(shí)，小球的來(lái)回運動(dòng)會(huì )擾動(dòng)氣流，使哨子發(fā)出獨特的、清脆的聲音。

　　“豌豆哨”原理動(dòng)畫(huà)演示

　　（圖片來(lái)源：節選自西瓜視頻《你真的知道哨子是這樣做的嗎》）

　　但是，這種傳統的“豌豆哨”也存在著(zhù)弊端。

　　其一，內部小球的運動(dòng)限制了哨子發(fā)聲的力度，在人聲鼎沸的運動(dòng)場(chǎng)上，哨音常常被現場(chǎng)的各種噪聲所淹沒(méi)，進(jìn)而影響比賽的正常進(jìn)行；

　　其二，由于豌豆球的體積較小，如果小球被弄濕或凍住，就會(huì )影響其運動(dòng)，從而影響哨音。

　　如果吹哨時(shí)用力不當，很容易使豌豆球卡在哨壁中，導致哨子發(fā)不出聲音，俗稱(chēng)“啞哨”。而這是比賽當中的重大事故，甚至會(huì )導致比賽中斷。曾經(jīng)有裁判就因為“啞哨”而遭到狂熱球迷的毆打。

　　于是，對“無(wú)豌豆”哨子的呼聲越來(lái)越強烈。加拿大人查克·謝潑德（Chuck Shepherd）、羅恩·福克斯克羅夫特（Ron Foxcroft）等人，根據長(cháng)期的摸索發(fā)現：

　　要想發(fā)出和“豌豆哨”一樣的聲響，需要三個(gè)腔室，還分別需要一個(gè)高音、低音和中音部位，經(jīng)過(guò)復雜的合奏，才能發(fā)出尖銳的聲音。

　　后來(lái)，他們從教堂管風(fēng)琴的腔室中找到了靈感，摸清了設計原理，并造出了原型哨。

　　三腔“無(wú)豌豆”哨的發(fā)聲原理

　　（圖片來(lái)源：作者繪制）

　　再后來(lái)，他們又想到了一個(gè)驚人的創(chuàng )意：將腔室像折紙一樣折疊起來(lái)，這樣便可以大大縮小哨子的體積，也使得它具有了實(shí)用性。

　　腔室折疊后增強了聲音傳播的集中性，這樣的哨子發(fā)音強度遠大于傳統的“豌豆哨”！現在，我們已經(jīng)能在很多的大型比賽上看到這種“無(wú)豌豆”的哨子（也稱(chēng)無(wú)核哨）。

　　三腔“無(wú)豌豆”哨（無(wú)核哨）實(shí)物

　　（圖片來(lái)源：FOX40官網(wǎng)）

　　讓我們共同期待北京冬奧賽場(chǎng)上那一聲聲嘹亮的哨音吧！

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