В ТюмГУ исследовали механику капель воды и обнаружили, что те не движутся равномерно вдоль прямых линий — им присуще постоянное «подергивание». И это колебание не случайно.
Ученые выяснили, почему эпидемиологам важно понимать «дрожь дождя» / ©Getty images
«В качестве объекта исследования были выбраны маленькие капли воды размером меньше миллиметра, — рассказал автор исследования, научный сотрудник лаборатории микрогидродинамических технологий Института X-BIO ТюмГУ Дмитрий Габышев. — С одной стороны, у нас в лаборатории уже был опыт исследования подобных капель при работе с капельными кластерами.
С другой — это минимально возможные размеры капель, которые удается эффективно наблюдать левитирующими в аэродинамической трубе, где и был проведен эксперимент. Установка расположена в известном Институте физики атмосферы Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (Германия). Из-за пандемии коронавирусной инфекции экспериментальная часть работы выполнялась дистанционно в Германии, а затем данные наблюдений были отправлены в ТюмГУ для последующей обработки и анализа».
Каждая исследуемая капля остается в парящем состоянии благодаря тому, что набегающий снизу поток воздуха компенсирует ее вес. Наблюдение частицы воды в таком положении удобно вести потому как это похоже, будто наблюдатель совершал спуск из облака прямо рядом с каплей и все время следил за ней.
Проверка математическими средствами показала, что общеизвестное поступательное движение капли при падении сопровождается непрестанными колебаниями этой частицы воды около ее основного направления движения. Эти сопутствующие колебания развиваются из-за особенностей взаимодействия самой капли с обтекающей ее газовой средой. Интересны они, в первую очередь, тем, что заставляют каплю задерживаться в воздухе более продолжительное время.
Вывод относится к каплям любой природы, включая образуемые человеком при чихании и кашле. В связи с этим, исходя из результатов исследования, при расчете динамики воздушно-капельного распространения патогенов нужно так или иначе учитывать обнаруженное дополнительное движение капель.
Лаборатория микрогидродинамических технологий Института X-BIO под руководством доктора технических наук Александра Федорца исследует фундаментальные основы обеспечения биобезопасности человека, животных и растений, изучая аэротрансмиссию возбудителей заболеваний различной природы. Статья вышла в журнале Atmosphere.
