Имитационная модель большого вихря, показывающая эволюцию кашля. Предоставлено: Индийский технологический институт в Бомбее.
Ветер, дующий в том же направлении, что и кашель, может усилить передачу вируса.
Поскольку высокоинфекционный дельта-вариант коронавируса продолжает распространяться по Соединенным Штатам, руководящие принципы Центров по контролю и профилактике заболеваний рекомендуют даже вакцинированные маски для ношения в помещении, чтобы предотвратить заражение и передачу.
Что люди должны делать на улице?
В книге «Физика жидкостей», опубликованной AIP Publishing, исследователи из Индийского технологического института в Бомбее обнаружили, что когда человек кашляет на улице, ветер того же направления может распространять вирус на большие расстояния быстрее, чем в спокойных условиях.
«Исследование важно тем, что указывает на повышенный риск заражения, который может вызвать кашель в том же направлении, что и ветер», — сказал соавтор исследования Амит Агравал. «Основываясь на результатах, мы рекомендуем носить маски на открытом воздухе, особенно в ветреную погоду».
Другие рекомендации, такие как кашель в локте или отворачивание лица во время кашля, должны соблюдаться, чтобы уменьшить передачу при общении на открытом воздухе.
Большинство исследований моделируют течение кашля с помощью порывов воздуха или простого пульсирующего профиля. Но настоящий кашель более сложен, демонстрируя турбулентный поток с заметными вихревыми структурами, кружащимися, как мини-водовороты.
Чтобы исследовать эти вихри, исследователи использовали моделирование больших вихрей, численную модель вычислительной гидродинамики, которая имитирует турбулентность. Они смоделировали кашель на ветру и в спокойных условиях, что представляет собой типичную домашнюю среду.
Эти симуляции показывают, что даже легкий ветерок со скоростью около 5 миль в час увеличивает эффективное социальное дистанцирование примерно на 20%, с 3-6 футов до 3,6-7,2 футов, в зависимости от силы кашля. На скорости 9-11 миль в час распространение вируса увеличивается по расстоянию и продолжительности.
Исследователи обнаружили, что вихри позволяют более крупным каплям оставаться в воздухе дольше, чем обычно предполагалось, увеличивая время, необходимое для адекватного разбавления вирусной нагрузки на свежем воздухе.
Как кашель распространяет вирус
По мере того, как струя кашля развивается и распространяется, она взаимодействует с ветром, текущим в том же направлении, и более крупные инфицированные капли попадают в вихри струи вместо того, чтобы относительно быстро падать на землю под действием силы тяжести.
«Увеличение продолжительности пребывания некоторых более крупных капель увеличит вирусную нагрузку, передаваемую через струю кашля, и, следовательно, шансы заражения», — сказал Агравал. «В целом, исследование подчеркивает повышенную вероятность заражения даже при легком ветерке».