跑步，也是一場與「自我」和「自然」力量的角力，當速度愈快，迎面而來的風便愈是無情。這股力量被稱為風阻，它無形卻真實，它無所不在地阻擋著每一位奔馳於道路上的跑者。對同樣是比速度的自行車和溜冰選手而言，他們早已透過衣物、車架、身體姿勢、流線設計和跟風技術的開發，設法降低風阻來達成更高的運動表現。隨著跑者的速度愈來愈快，風阻對表現的影響也會跟著加劇。根據物理學的公式，風阻（Fd）是由多個因素共同決定的，其中包括空氣阻力係數（Cd）、迎風面積（A）、空氣密度（ ρ）以及跑者的速度（v）。在相同的條件下，當速度變兩倍後，風阻將增加四倍——這正是菁英跑者所處的世界，那個速度的世界既殘酷又美麗。
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▋ 順風太強時破紀錄不算，上限是每秒 2 公尺
日本電視節目《Kasupe!》曾在二〇一一年做過一次有趣的實驗，節目組找來了美國短跑選手賈斯汀．蓋特林（Justin Gatlin）當年百米最快成績為 9 秒 95 ，在藉助巨大風扇製造的順風中，於一百公尺中跑出驚人的 9 秒 45（世界紀錄是 9 秒 58），這讓我們了解到空氣阻力對速度的影響有多麼驚人。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=HdmLqT1lC3E
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這也是為什麼國際田徑總會（IAAF）規定，室外 200 公尺以下的短跑比賽中，若要被認定為正式紀錄，順風條件下的風速上限為 2.0 m/s。如果比賽中順風速度超過 2.0 公尺/秒，該成績將不被認可為正式紀錄，只能作為參考成績。例如，本國的短跑好手楊俊瀚在二〇一八年五月的台灣國際田徑公開賽男子 100 公尺賽事中飆出 10 秒 12 的成績，雖然這個成績已打破當時臺灣的國家紀錄，但因為風速每秒順風達 2.6 公尺，超過規定的每秒 2 公尺上限，因此無法列入正式的紀錄。
這個規定旨在確保所有選手在不同的時空中能以相似的環境條件下競爭，以維護比賽的公正性。
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▋跑者所需的功率（Pt）＝對抗強風吹拂所需（ Pa）＋維持速度所需（Pr）
這表示跑者總功率等於克服空氣阻力的功率和跑步本身所需的功率之和：
Pt = Pa + Pr
▹ Pt：總功率（Total Power），即跑者在跑步過程中總共使用的功率。
▹ Pa：空氣阻力功率（Air Power），即跑者在跑步過程中克服空氣阻力所需的功率。這個功率會隨著跑步速度和風速的變化而改變。
▹ Pr：跑步功率（Running Power），指的是跑者推進自己前進所需的功率。這個功率會根據跑者的體重、速度和 ECOR 來計算。但因為跑者的速度和動作隨時在變，手動計算一定不會精準，目前已有跑步功率計（像是 Stryd 或 Garmin）可以即時量測。
跑者向前跑動的總功率（Pt）除了用來移動（Pr），也需要用來對抗風阻，本文聚焦在風阻的對抗上。
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▋對抗風阻所需的功率（Pa）計算
對抗空氣阻力所需功率（Pa）的計算會比較複雜，首先要了解，功率的計算公式其實相當單純，就是「功率 = 力 × 速度」：
Pa＝Fd × v
▹ Pa＝風阻 × 跑者的速度
▹ Fd：風阻的大小 (單位：牛頓，N)
▹ v：跑者的速度
空氣阻力（Fd）跟空氣密度（ρ）、空氣阻力係數（Cd）、跑者迎風面積（A）、跑者速度（v）及風速（vｗ）有關。下面是計算公式與各代號的說明：
▹ Fd：空氣阻力
▹ ρ：空氣密度（kg/m³），通常在標準條件下（20°C 和 1013 mbar）取為 1.205 kg/m³。
▹ Cd：空氣阻力係數（m²），通常是一個固定值。
▹ A：跑者迎風面積（m²），跟跑者的體型有關。
▹ v：跑者的速度（m/s），這裡先不考慮風向與風速。
▹ vw：風速（m/s），順風則為正值，逆風則為負值。
把上述的公式代入：Pa＝Fd × v
我們得到對抗風阻所需的功率（Pa）的公式如下：
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▋ 空氣阻力係數（Cd）
對於跑者來說，在海平面附近的空氣阻力係數（Cd） 通常會在 0.7 到 1.0 之間變動。具體數值取決於跑者的姿勢、體型和服裝等因素。例如：
▹ 如果跑者姿勢較為流線型，穿著緊身的運動服，空氣阻力係數會較低，接近 0.7。
▹ 如果跑者姿勢較不流線型，或穿著寬鬆的衣物，空氣阻力係數可能接近 1.0。
總體來說，0.8 是一個常用的近似值，用來估算一般跑者的空氣阻力係數。
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▋ 跑者迎風面積
跑者迎風面積（A），可以用身高和體重推估，它有一個常用的公式：
▹ h：身高（m）
▹ m：體重（kg）
把跑者的迎風面積用身高和體重代換掉後，得到一個對抗風阻所需的功率（Pa）的新版公式如下：
▹ Pa： 對抗風阻所需的功率（W）
▹ ρ：空氣密度（kg/m³），通常在標準條件下（20°C 和 1013 mbar）取為 1.205 kg/m³。
▹ Cd：空氣阻力係數，對跑者而言一般介於 1.0～1.2 之間。
▹ h：身高（m）
▹ m：體重（kg）
▹ v：跑者的速度（m/s），這裡先不考慮風向與風速。
▹ vw：風速（m/s），順風則為正值，逆風則為負值。
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▋速度愈快，順風的效益愈大
對上述提到的短跑好手蓋特林來說，利用上述公式計算可知：
▹ 如果無風（風速為 0 m/s），一百公尺跑 9 秒 95 的風阻功率為 867 瓦。
▹ 如果順風風速為 2.0 m/s，風阻功率只剩 556 瓦（少了 311 瓦），無風狀態下的 64%（= 556 ÷ 867）。
▹ 如果順風風速為 3.0 m/s，風阻功率只剩 427 瓦（少了 440 瓦），將近無風狀態下的一半。
▹ 如果順風風速為 8.0 m/s，風阻功率只剩 36 瓦（少了 831 瓦）。前面提到，蓋特林在節目中藉助人造的順風，這個順風若達每秒 8 公尺，風阻功率將只乘下 36 瓦，只剩下原始數值的 4%（= 36 ÷ 867），他自然可以把節省下來的能量用來跑出更快的速度，也就是他在節目中跑出的 9 秒 45。
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▋對抗風阻所需功率（Pa）的計算公式與試算表
從這個公式我們得知，身高體重相近的跑者，在固定的環境條件下，跑者「對抗風阻所需的功率」（Pa）受到「跑者速度」（v）及「風速」（vｗ）的影響最大，功率將與「v＋vw」的平方成正比，也就是說跑者的速度愈快，或逆風愈強，所受的空氣阻力將增加得愈快。
外在的風速通常不固定，而且隨著跑者調整配速以及改變前進的方向，有時順風，有時可能逆風，所以「v＋vw」的數值也是隨時變化不定的，過去沒有設備能夠即時量化 Pa 主要就是因為無法即時偵測「v＋vw」，在二〇一九年時，Stryd 所推出的跑步功率計，加入了風阻功率（Air Power）的量測, 也就是本文提到的 Pa，我想（個人推斷）這代表它的技術已經能做到即時採集當下「跑速＋風速」。
我也知道，並非所有人都有這款功率計，可以知道自己每次跑步或每趟間歇，耗費了多少功率在對抗風阻上。因此，我製作了一份公開的試算表，方便大家依據身高體重計算自己在不同跑步速度下所需的功率（Pa），以上的計算假定是在無風的環境下（風速預設為 0，但大家可以在「複製」該表格後，自行輸入跑速與風速來觀察 Pa 的變化）。
以上的的計算是假設空氣阻力係數（Cd）為 0.8；空氣密度（ρ）為 1.205 kg/m³；風速（vw）為 0 m/s
從這份 Pa 試算表中可以看到，在無風的情況下（風速 vw＝0），跑者的配速從 8:00/k、7:00/k、6:00/k、5:30/k、5:00/k、4:30/k、4:00/k、3:30/k 到 3:00/k 的 Pa 變化情形。
當一位 170 公分高，體重 70 公斤的跑者的配速從 6 分速提升到 3 分速時，對抗風阻所需的功率將從 19 瓦提升到 150 瓦，差了將近 8 倍。
雖然風阻是隨著速度成「二次方」增加，但因為「功率」是「阻力」和「速度」的乘積（P=FV），所以克服空氣阻力所需的功率（Air Power）實際上是以速度的「三次方」增長。
這讓我不禁聯想到日本作家三浦紫苑的小說《強風吹拂》所要傳達的意象。這部作品以箱根驛傳賽事為背景，描繪了年輕跑者們在賽道上與自己、與隊友、與天賦角力的過程。小說的核心概念正是：「跑得愈快，所面對的風阻愈強。跑者的強，是用來對抗高速下強風的吹拂。」
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▋在強風吹拂的世界中，體驗殘酷中的壯麗
《強風吹拂》中的跑者大都能以三分速（3:00/km）以內的速度跑完半馬以上的距離，他們如同在狂風中逆行的勇士，勇於面對強風所帶來的挑戰，那是對他們耐力與決心的無情檢驗。因為只要跑那麼快，跑者就必須與其對抗，但正是在這樣的對抗中，他們得以超越自我，觸碰到生命的極限與美。
「強風」是速度的象徵。在跑步的過程中，風阻就像是一面無形的牆，當速度提升時，它會以平方倍的力量反撲，因為我們一般市民跑者很少能長時間處在較快的速度下奔跑，所以很難體驗到風阻的威力，但當你愈來愈強，你所要面對的風阻也將急劇增長。這也是為何只有足夠強壯的身體與意志，才有權利進入那個既殘酷又壯麗的世界。
跑步看似是一種無須接觸與沒有對手的運動，其實它是一場與風的角力的遊戲。當你變快之後，這個對手也隨之對你施加平方倍的力量！你慢，它就弱；你快，它就強！
