你能否想过，一个喷嚏能“打”多远？
文 | 苏澄宇
本文转载自微信公家号“科学大院”（ID：kexuedayuan），原文首发于2020年1月28日，题目为《还不戴口罩？看看喷嚏和咳嗽到底能飞多远》，不代表瞭望智库概念。
固然我们都晓得，呼吸道疾病患者很可能通过咳嗽或打喷嚏传染别人，但详细到底能传多远，多大的范畴？而每次在呼吸道流行病高发期间，专家呼吁戴口罩、勤洗手、勤通风，也都有人不认为然。
底子原因是我们对病毒的传布细节知之甚少，之前关于病毒的传染控造指南大多是基于模子研究和专家揣测，而不是实测数据。
2014年，末于有数学家做了如许的尝试。
数学家 Lydia Bourouiba操纵高速视频解析了喷嚏和咳嗽时的产生的流场，并用数学模子计算出了两者的传布间隔。成果可能让你大吃一惊！
科学家用的高速摄影机（图片来源：nature video）
1喷嚏和咳嗽的时候喷出来的是什么？摄影机下喷嚏时喷射出的唾液（图片来源：nature video）
喷嚏和咳嗽的产生起头于深呼吸，然后肺部的空气被压缩，最初被吸入的空气在几分之一秒内被肺压出来。
咳嗽喷出的工具不行有气体，还陪伴着液滴（气溶胶），液滴的大小在100微米以下，相当于人类头发丝的宽度。那些液滴产生于气体喷射的过程中，将肺部、收气管、气管黏附的体液一并带出，喷涌出数万个小液滴。
在重力的感化下，一些较大的液滴很快落到地板上，较小的液滴（曲径小于或等于5微米的颗粒）就飞得比力远，并且会跟着气流扩散开来。而那时候，大量的病毒和细菌就乘着那些小液滴一路传布了出来。
2若何察看咳嗽、喷嚏的气体活动？前面说了，气溶胶是很小工具，人的肉眼是很难看清的。所以科学家用了什么办法来停止察看呢？详细来说，科学家用2个摄影机和多个光源，在高帧率下拍摄喷嚏下的大量细节，最初用慢动做播放察看，成立数学模子计算。
尝试中，科学家招募来10名安康意愿者，站在摄影机前方，然后刺激他们的呼吸道，让意愿者不由得打喷嚏、咳嗽，通过高速摄像机捕获到喷嚏、咳嗽时的霎时。
尝试体例（图片来源：文献1）
通过那个能够每秒捕获几千帧的高速摄影机，科学家能够察看到人们咳嗽或打喷嚏时产生的液滴。
喷嚏产生的雾状构造（图片来源：nature viedeo）
3喷嚏和咳嗽到底能飞多远？高速视频捕获到的喷嚏。打喷嚏后，较大的液滴(绿色)从口中喷出，下落速度相对较快。雾状的液滴“云”(红色)，它们传布间隔多达8米（图片来源：文献1）
通过慢动做视频，我们能够看到喷嚏、咳嗽产生的过程。
在咳嗽、喷嚏的过程中，我们能够看到液滴构成的高密度喷射物，科学家将之称之为“云”。
较大的液滴不受气相活动的影响，下坠速度较快，间隔比力近，在1米范畴内；而较小的液滴以差别水平的湍流气云悬浮，射程较远。
大液滴下降的轨迹（图片来源：文献1）
那团“云”在喷射过程中，会将四周的空气卷入，“云”的体积会不竭增大，但速度也会逐步减慢。
咳嗽中云的产生（图片来源：文献1）
通过大量丈量，然后将数据输入数学模子后，科学家得出结论：打喷嚏产生的较大液滴能够最远抵达8米远的处所，而咳嗽则到达6米远。而且按照差别的情况前提，喷嚏和咳嗽最多能够在空中停留长达10分钟。
由此可见，咳嗽和喷嚏不管在传布间隔仍是停留空中的时间方面，都足够长，若是是在室内打喷嚏或咳嗽的话，“云”必定能够从房间一端飘到另一端，那是完全没问题的。
所以是不是人站在患者10米开外就没问题了呢？并非。
前面说了，尝试的计算成果的是均值，并非所有的数据，一些颗粒较小（5微米以下）的液滴会飞得很远，以至有可能会在空中不断漂浮，而那些飘在空中的到底能飘多久那就很难说了，所以室内通风很重要。
别的，有的人肺活量大，传布间隔会更远，人与人之间能呼出的间隔是有必然差别的。
最末小液滴落了下来，有的落在了桌子上，有的落在了手机上，有的落在了你的键盘上，有的落在了痛处上，有的落在了你的手上……而你无意中触摸了那些液滴，最初又不洗手，就在不知不觉中染上了病毒，所以勤洗手也很重要。
4戴口罩到底有什么用？既然咳嗽和喷嚏传布病毒、细菌的才能那么强，那我们就得戴口罩了。不外问题又来了，口罩到底能阻挠几病毒、细菌的传布。
有个新加坡的科学家就做了那么一个尝试，用彩色纹影法成像，察看戴差别类型口罩，会对病毒的传布有什么影响。（做者注：纹影法是力学尝试中一种常用的光学不雅测办法。操纵光在被测流场中的折射率梯度反比于流场的气流密度的原理，将流场中密度梯度的变革改变为记录平面上相对光强的变革，使可压缩流场中的激波、压缩波等密度变革猛烈的区域成为可察看、可分辩的图像，从而记录下来。）
科学家选择了尺度外科口罩、N95口罩做为尝试质料，在标准戴口罩的前提下，看看差别口罩对呼出物有如何的阻遏效果。
在不戴口罩的情况下，人咳嗽从嘴中呼出的气溶胶天然地涌入四周的空气中。
一般呼吸下的空气活动（图片来源：文献2）
而戴上通俗外科口罩之后，固然咳嗽产生绝大大都气溶胶已从口罩过滤出来，但仍会有少量从口罩上方边沿渗入出来。
通俗外科口罩咳嗽的气体活动（图片来源：文献2）
而N95口罩边沿则不会侧漏，城市从正前方显露出口罩，也就是说都被过滤了。
N95口罩下咳嗽的气体活动（图片来源：文献2）
由此可见，口罩能降低咳嗽产生的气溶胶的传布效率，尺度外科口罩和N95口罩都有很好的庇护效果，N95口罩的庇护效率更高一些。但不管怎么样，不戴口罩必定是最蹩脚的，尤其是当你已经呈现咳嗽等症状时，愈加需要戴上口罩阻断传布。
在那特殊的期间，各人出门都赶紧戴上口罩吧。
参考文献:
Bourouiba L, Dehandschoewercker E, Bush J W M. Violent expiratory events: on coughing and sneezing[J]. Journal of Fluid Mechanics, 2014, 745: 537-563.
Tang J W, Liebner T J, Craven B A, et al. A schlieren optical study of the human cough with and without wearing masks for aerosol infection control[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2009, 6(suppl_6): S727-S736.
做者简介：本文由科普中国交融创做出品，苏澄宇造做，中国科学院计算机收集信息中心监造，“科普中国”是中国科协携同社会各方操纵信息化手段开展科学传布的科学权势巨子品牌。