Зимой заразиться легче, чем летом - это касается пандемии короны, гриппа и других вирусных заболеваний. Важную роль в этом играет относительная влажность. На улице зимой он намного выше, чем летом, о чем свидетельствует тот факт, что наше дыхание конденсируется в капли на холодном воздухе.
Предыдущие модели предполагали, что только крупные капли представляют значительный риск заражения, поскольку мелкие капли быстро испаряются. Однако в TU Wien (Вена) в сотрудничестве с Университетом Падуи было показано, что это не так: из-за высокой влажности воздуха, которым мы дышим, даже маленькие капли могут оставаться в воздухе намного дольше, чем ранее предполагалось. Исследование было опубликовано в научном журнале PNAS .
Моделирование и пластиковые головы
Профессор Альфредо Солдати и его команда из Института механики жидкостей и теплопередачи TU Wien исследуют потоки, состоящие из различных компонентов, - так называемые «многофазные потоки». Сюда входит воздух, который зараженный человек выдыхает при чихании: инфекционные вирусы находятся в жидких каплях разного размера с газом между ними.
Эта смесь приводит к относительно сложному поведению потока: движутся и капли, и газ, оба компонента влияют друг на друга, и капли могут испаряться и сами становиться газами. Чтобы разобраться в этих эффектах, было разработано компьютерное моделирование, в котором можно рассчитать дисперсию капель и воздуха для дыхания при различных параметрах окружающей среды, например, при различных температурах и влажности.
Кроме того, были проведены эксперименты. Сопло с электромагнитным клапаном было установлено в пластмассовой головке для распыления смеси капель и газа точно определенным образом. Процесс регистрировался высокоскоростными камерами, поэтому можно было точно измерить, какие капли оставались в воздухе и как долго. Команда Франческо Пикано из Университета Падуи также принимала участие в исследовательском проекте.
Влажный воздух для дыхания заставляет капли дольше парить
«Мы обнаружили, что маленькие капельки остаются в воздухе на порядок дольше, чем считалось ранее», - говорит Альфредо Солдати. «Для этого есть простая причина: скорость испарения капель определяется не средней относительной влажностью окружающей среды, а локальной влажностью непосредственно в месте нахождения капли». Выдыхаемый воздух гораздо более влажный , чем в окружающем воздухе, и это приводит к выдыхаемым влажностям маленьких капелек , чтобы испарить более медленно. Когда первые капли испаряются, это локально приводит к повышению влажности , что еще больше замедляет дальнейший процесс испарения других капель .
«Это действительно означает, что маленькие капельки заразны дольше, чем предполагалось, но это не должно быть поводом для пессимизма», - говорит Альфредо Солдати. «Это просто показывает нам, что вы должны правильно изучать такие явления, чтобы понять их. Только тогда мы сможем дать научно обоснованные рекомендации, например, относительно масок и безопасных расстояний».
