Неравномерность, постоянное «подергивание» мелких капель жидкости при свободном падении выявил научный сотрудник лаборатории микрогидродинамических технологий Института X-BIO Тюменского государственного университета (ТюмГУ) Дмитрий Габышев, 20 июля сообщает пресс-служба вуза.

Исследование молодого ученого важно, в том числе при определении опасности заражения болезнетворными микроорганизмами, распространяющимися воздушно-капельным путем.

При изучении механики капель воды исследователем было обнаружено, что капли не движутся равномерно вдоль прямых линий — им присуще постоянное «подергивание».

Для определения причин и параметров этого явления им было проведено исследование колебаний пути одиночных сферических капель воды, левитирующих в аэродинамической трубе.

«В качестве объекта исследования были выбраны маленькие капли воды размером меньше миллиметра, — пояснил Габышев. — С одной стороны, у нас в лаборатории уже был опыт исследования подобных капель при работе с капельными кластерами. С другой стороны, это минимально возможные размеры капель, которые удается эффективно наблюдать левитирующими в аэродинамической трубе».

Установка, на которой было проведено исследование, расположена в Институте физики атмосферы Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (Германия). Пандемия COVID-19 привела к тому, что экспериментальная часть работы выполнялась в Германии дистанционно, после чего данные наблюдений поступили в ТюмГУ, где и был выполнен их анализ.

Каждая исследуемая капля в аэродинамической трубе парит в ней благодаря набегающему снизу потоку воздуха, который компенсирует ее вес. Исследование показало, что поступательное движение капли при ее падении сопровождается непрестанными колебаниями этой частицы около ее основного направления движения.

Такие колебания возникают из-за взаимодействия самой капли с обтекающей ее газовой средой. Этот факт интересен, в первую очередь, тем, что происходит задержка капли в воздухе на более продолжительное время.

Это касается капель любой природы, в том числе и тех, которые образуются при чихании и кашле человека. В связи с этим, исходя из результатов исследования, при расчете динамики воздушно-капельного распространения патогенов нужно так или иначе учитывать обнаруженное дополнительное движение капель.

Результаты исследования ученый обнародовал в статье «Колебательные признаки в движении капли дождя относительно воздушной среды с конечной скоростью», опубликованной в журнале Atmosphere.