sneeze
Кредит: CC0 Public Domain

COVID-19 резко подчеркнул влияние респираторных инфекционных заболеваний на человечество. Это также показало, что самой большой защитой от кризисов в области здравоохранения является государственная политика, которая тесно связана с наукой.

В попытке сдержать распространение болезни многие правительства внедрили политику, предотвращающую физическое взаимодействие. Это оказывает непосредственное влияние на нашу повседневную жизнь: то, как люди двигаются, где они работают и как они взаимодействуют друг с другом.

Эти политики являются хорошим первым шагом, но они ограничены, потому что они не полностью учитывают, как вирус физически распространяется от человека к человеку, то есть физические пути передачи. Некоторые из ответов могут лежать в области исследований, которая называется механика жидкости — понимание того, как движутся жидкости.

Понимание того, как движутся жидкости, может помочь нам понять, как вирус, подобный вызывающему COVID-19, передается от зараженного человека другим. Это потому, что когда мы кашляем или чихаем, мы изгоняем микрокапельки, движение которых регулируется принципами механики жидкости. Понимание того, как вирус передается, может помочь в мероприятиях общественного здравоохранения по минимизации риска.

Недавнее понимание взаимосвязи между механикой жидкости и эпидемиологией уже начинает раскрывать, по крайней мере, некоторое понимание физических путей передачи COVID-19. Например, недавняя работа показала, что кашель или чихание состоит из многофазного хаотического газового облака. Это газовое облако переносит вирусные патогены намного дальше, чем предполагалось.

Все больше свидетельств заставило Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ) признать, что коронавирус может распространяться крошечными частицами, взвешенными в воздухе.

Изучение механики жидкости

Механика жидкости — это изучение того, как жидкости движутся. Это может показаться простым, но на самом деле это очень сложно.

Во-первых, важно понять, что значит двигаться. Физик сэр Исаак Ньютон показал, что для изменения движения объекта требуется нечто, называемое силой. Эта сила должна быть приложена к объекту, а величина и направление этой силы являются произведением массы объекта и ускорения.

Ускорение относится к изменению скорости чего-либо со временем (скорость изменения скорости). Кроме того, скорость объекта относится к расстоянию, которое он проходит за определенное время. Таким образом, законы движения Ньютона могут помочь нам предсказать, как объект движется в пространстве и времени. Это помогает нам рассчитать положение объекта в любой момент времени.

Мы можем применить законы движения Ньютона к жидкостям, пытаясь объяснить, как жидкости движутся. Жидкость — это вещество, частицы которого движутся относительно друг друга, когда к нему прикладывается сила.

Другими словами, определяющим свойством жидкости является легкость, с которой жидкость может деформироваться. Жидкости не имеют определенной формы. Любая жидкость, такая как вода, является хорошим примером, но воздух вокруг нас также может рассматриваться как жидкость. Граница между жидкостями и твердыми веществами не различима, и в некоторых случаях твердые объекты, такие как желе, сухая краска и асфальт, могут вести себя как жидкости и наоборот.

Важной характеристикой жидкостей является то, что они транспортируют «вещи»; Этими «вещами» могут быть тепло, загрязняющие вещества, патогенные микроорганизмы или другие жидкости. Поэтому изучение механики жидкости имеет фундаментальное значение для понимания мира, в котором мы живем. Например, механика жидкости может помочь нам смоделировать и предсказать, как тепло от солнца переносится по всему миру (представьте себе изменение климата). Другой пример — применение механики жидкости для переноса респираторных заболеваний, таких как COVID-19.

Применение механики жидкости к COVID-19

Недавние исследования показали, что наше современное понимание путей передачи респираторных заболеваний ограничено и основано на упрощенной модели. Недавние разработки в области механики жидкости и эпидемиологии показали, что турбулентные клубы, вызванные чиханием или кашлем, переносят патогены гораздо дальше, чем ожидалось.

Характеристики «дыма» или «шлейфа», выделяемого при дыхании, кашле или чихании, важны для понимания того, как переносятся капли жидкости.

Капли жидкости внутри «затяжки» искажаются сложными схемами воздушного потока, связанными с «затяжкой» или «шлейфом» и их взаимодействием с окружающим воздухом. Этот процесс может разбить каплю жидкости на несколько частей, которые выпадают из суспензии, загрязняя многие поверхности. Конечно, процесс разрушения может также привести к более мелким частицам, которые могут перемещаться дальше, чем более крупные.

Также было показано, что поле потока, температура и влажность влияют на то, как далеко распространяются эти капли. Это имеет значение для руководящих принципов ВОЗ по дистанционированию 1-2 м (3-6 футов). Исследования показали, что эти капли могут путешествовать до 7 м (20 футов). Это не учитывает микрокапельки, которые могут транспортироваться еще дальше из-за систем вентиляции здания.

В открытом письме в ВОЗ более 200 ученых недавно обвинили организацию в недооценке возможности воздушной передачи COVID-19. Учитывая недавнее заявление ВОЗ, эти руководящие принципы, вероятно, будут пересмотрены.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *