تشير الدراسات إلى أنه من الأسهل الإصابة بالعدوى في الشتاء عنها في الصيف، وهذا ينطبق على جائحة كورونا والإنفلونزا والأمراض الفيروسية الأخرى.
وتلعب الرطوبة النسبية دورا مهما في هذا. وفي الهواء الطلق، تكون الرطوبة أعلى بكثير في الشتاء منه في الصيف، كما يتضح من حقيقة أن أنفاس الإنسان تتكثف إلى قطرات صغيرة في الهواء البارد.
وافترضت النماذج العلمية السابقة أن القطرات الكبيرة فقط هي التي تشكل خطرا للإصابة بالعدوى لأن القطيرات الصغيرة تتبخر بسرعة. ومع ذلك، تشير الدراسة التعاونية الجديدة إلى أن هذا غير صحيح.
ووفقا لفريق من العلماء في الجامعة التقنية في فيينا، وبالتعاون مع جامعة بادوفا الإيطالية، فإنه نظرا لارتفاع نسبة الرطوبة في الهواء الذي نتنفسه، يمكن حتى للقطرات الصغيرة أن تبقى في الهواء لفترة أطول مما كان يفترض سابقا.
وبحسب الدراسة التي نُشرت في المجلة العلمية PNAS، بحث البروفيسور ألفريدو سولداتي وفريقه في الجامعة التقنية في فيينا، في ميكانيكا الموائع ونقل الحرارة والتدفقات التي تتكون من مكونات مختلفة، ما يسمى "التدفقات متعددة المراحل". ويشمل ذلك الهواء الذي يزفره الشخص المصاب عند العطس: توجد الفيروسات المعدية في قطرات سائلة بأحجام مختلفة ممزوجة بالغاز.
ويؤدي هذا الخليط إلى سلوك تدفق معقد نسبيا، حيث تتحرك كل من القطرات والغاز، ويؤثر كلا المكونين على بعضهما البعض، ويمكن أن تتبخر القطرات وتصبح غازا بدورها.
ولفهم حقيقة هذه التأثيرات، تم تطوير محاكاة حاسوبية، حيث يمكن حساب تشتت القطرات وهواء التنفس وفقا لمعايير بيئية مختلفة، على سبيل المثال عند درجات حرارة ورطوبة مختلفة.
وبالإضافة إلى ذلك، وقع إجراء التجارب عن طريق تركيب فوهة مع صمام تحكم كهرومغناطيسي في رأس بلاستيكي لرش خليط من القطرات والغاز بطريقة محددة بدقة. وتم تسجيل العملية بكاميرات عالية السرعة، لذلك كان من الممكن قياس القطرات التي بقيت في الهواء بالضبط ومدة ذلك.
هواء التنفس الرطب يجعل القطرات تحوم لفترة أطول
يقول البروفيسور سولداتي: "وجدنا أن القطيرات الصغيرة تبقى في الهواء بدرجة أكبر مما كان يعتقد سابقا. وهناك سبب بسيط لذلك: معدل تبخر القطرات لا يتم تحديده من خلال متوسط الرطوبة النسبية للبيئة، ولكن من خلال الرطوبة المحلية مباشرة في موقع القطرات". ويكون هواء الزفير أكثر رطوبة بكثير من الهواء المحيط، وتتسبب رطوبة الزفير هذه في تبخر القطرات الصغيرة بشكل أبطأ. وعندما تتبخر القطرات الأولى، يؤدي ذلك محليا إلى ارتفاع الرطوبة، وزيادة إبطاء عملية التبخر الإضافية للقطرات الأخرى.
ويوضح سولداتي: "هذا يعني أن القطرات الصغيرة معدية لفترة أطول مما هو مفترض، لكن هذا لا ينبغي أن يكون سببا للتشاؤم. إنه يوضح لنا فقط أنه يتعين علينا دراسة مثل هذه الظواهر بالطريقة الصحيحة لفهمها. وعندها فقط يمكننا تقديم توصيات سليمة علميا، على سبيل المثال فيما يتعلق بالأقنعة ومسافات الأمان".