Det nya coronaviruset som orsakar covid-19 tros spridas genom naturliga andningsaktiviteter, som att andas, pratar och hostar, men lite är känt om hur viruset transporteras genom luften.

University of Missouri forskare rapporterar, i Vätskors fysik , på en studie av hur luftflöde och vätskeflöde påverkar utandningsdroppar som kan innehålla viruset. Deras modell innehåller en mer exakt beskrivning av luftturbulens som påverkar en utandad droppes bana.

Beräkningar med deras modell visar, bland annat, en viktig och överraskande effekt av fuktig luft. Resultaten visar att hög luftfuktighet kan förlänga den luftburna livslängden för medelstora droppar med så mycket som 23 gånger.

Droppar som andas ut i normal mänsklig andedräkt finns i en mängd olika storlekar, från cirka en tiondels mikron till 1, 000 mikron. För jämförelse, ett människohår har en diameter på cirka 70 mikron, medan en typisk coronaviruspartikel är mindre än en tiondels mikron. De vanligaste utandningsdropparna är cirka 50 till 100 mikrometer i diameter.

De droppar som andas ut av en smittsam individ innehåller såväl viruspartiklar som andra ämnen, som vatten, lipider, proteiner och salt. Forskningen övervägde inte bara transport av droppar genom luften utan också deras interaktion med den omgivande miljön, speciellt genom avdunstning.

Utredarna använde en förbättrad beskrivning av luftturbulens för att ta hänsyn till naturliga fluktuationer i luftströmmar runt den utstötta droppen. De kunde jämföra sina resultat med andra modelleringsstudier och med experimentella data om partiklar som liknar storleken på utandningsdroppar. Modellen visade god överensstämmelse med data för majspollen, som har en diameter på 87 mikron, ungefär samma storlek som de flesta utandningsdropparna.

Fuktighet påverkar ödet för utandade droppar, eftersom torr luft kan påskynda naturlig avdunstning. I luft med 100 % relativ fuktighet, simuleringarna visar att större droppar som är 100 mikron i diameter faller till marken cirka 6 fot från utandningskällan. Mindre droppar på 50 mikron i diameter kan färdas längre, så mycket som 5 meter, eller cirka 16 fot, i mycket fuktig luft.

Mindre fuktig luft kan bromsa spridningen. Vid en relativ luftfuktighet på 50 %, ingen av dropparna på 50 mikron färdades längre än 3,5 meter.

Utredarna tittade också på en pulserande jetmodell för att efterlikna hosta.

"Om virusbelastningen associerad med dropparna är proportionell mot volymen, nästan 70 % av viruset skulle deponeras på marken under en hosta, ", sa författaren Binbin Wang. "Att bibehålla fysiskt avstånd skulle avsevärt åtgärda spridningen av denna sjukdom genom att minska avsättningen av droppar på människor och genom att minska sannolikheten för inandning av aerosoler nära den smittsamma källan."