Le simulazioni al computer sono state utilizzate con grande successo negli ultimi mesi per visualizzare la diffusione del virus COVID-19 in una varietà di situazioni. In Fisica dei fluidi , i ricercatori spiegano come la turbolenza nell'aria può creare un comportamento sorprendente e controintuitivo delle goccioline espirate, potenzialmente carica di virus.

Gli investigatori dell'Università della Florida e della Lebanese American University hanno effettuato simulazioni al computer dettagliate per testare una teoria matematica sviluppata in precedenza. Hanno scoperto che esalazioni quasi identiche potrebbero diffondersi in direzioni diverse quando minuscole variazioni iniziali sono sostanzialmente amplificate dalla turbolenza. Questo è il cosiddetto effetto farfalla.

Gli investigatori chiamano il volume dell'aria espirata in un colpo di tosse o starnutiscono uno sbuffo. Hanno scoperto che la maggior parte delle goccioline liquide che potrebbero contenere il virus rimangono all'interno del soffio mentre si diffonde. Però, un piccolo numero di goccioline viene espulso dal soffio a velocità quasi balistiche, superando notevolmente la maggior parte dell'aria espirata.

Le goccioline che fuoriescono dal soffio come proiettili sono più grandi della norma, mentre quelli che rimangono all'interno della sfoglia sono più piccoli. Inoltre, gli autori hanno scoperto che la parte del soffio che avanza a una velocità maggiore trascinerebbe con sé alcune goccioline. Questo meccanismo indotto dalla turbolenza fornisce una spiegazione del perché le goccioline espulse a volte si allontanano così tanto dalla fonte.

"Una delle nostre scoperte interessanti è stata che una piccola porzione del soffio d'aria poteva staccarsi, L'autore Nadim Zgheib ha detto. "La porzione distaccata assomiglia a una struttura ad anello a vortice e avanza relativamente rapidamente lungo una direzione che devia leggermente dalla direzione del flusso".

Le porzioni spellate sono a forma di anello, consentendo alle sacche d'aria separate di avanzare a velocità maggiore, potenzialmente diffondendo pericolose goccioline cariche di virus su una vasta area.

"Abbiamo notato che il centro del soffio separato è praticamente privo di goccioline, ", ha detto l'autore Jorge Salinas.

La direzione in cui viaggia questa porzione distaccata non può essere prevista. Molteplici corse hanno rivelato che sacche staccate di aria carica di virus potrebbero viaggiare in molte direzioni, raggiungere grandi distanze dalla persona potenzialmente infetta.

Mentre le goccioline vengono trascinate dalla sacca d'aria staccata, altri rimangono bloccati all'interno del corpo principale del puff. La densità di queste goccioline è notevolmente superiore a quella dell'aria circostante, quindi tendono a depositarsi per gravità e alla fine atterrano sul terreno o sulle superfici sottostanti.