还不戴口罩？看看喷嚏和咳嗽到底能飞多远

你是否想过，一个喷嚏能“打”多远？

虽然我们都知道，呼吸道疾病患者很可能通过咳嗽或打喷嚏传染他人，但具体到底能传多远，多大的范围？而每次在呼吸道流行病高发时期，专家呼吁戴口罩、勤洗手、勤通风，也都有人不以为然。

根本原因是我们对病毒的传播细节知之甚少，之前关于病毒的感染控制指南大多是基于模型研究和专家推测，而不是实测数据。

2014年，终于有数学家做了这样的实验。

数学家 Lydia Bourouiba利用高速视频解析了喷嚏和咳嗽时的产生的流场，并用数学模型计算出了两者的传播距离。结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）

摄影机下喷嚏时喷射出的唾液（图片来源：nature video）

喷嚏和咳嗽的产生开始于深呼吸，然后肺部的空气被压缩，最后被吸入的空气在几分之一秒内被肺压出来。

咳嗽喷出的东西不止有气体，还伴随着液滴（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。这些液滴产生于气体喷射的过程中，将肺部、支气管、气管黏附的体液一并带出，喷涌出数万个小液滴。

在重力的作用下，一些较大的液滴很快落到地板上，较小的液滴（直径小于或等于5微米的颗粒）就飞得比较远，而且会随着气流扩散开来。而这时候，大量的病毒和细菌就乘着这些小液滴一起传播了出来。

前面说了，气溶胶是很小东西，人的肉眼是很难看清的。所以科学家用了什么方法来进行观察呢？具体来说，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，最后用慢动作播放观察，建立数学模型计算。

实验中，科学家招募来10名健康志愿者，站在摄影机前方，然后刺激他们的呼吸道，让志愿者忍不住打喷嚏、咳嗽，通过高速摄像机捕捉到喷嚏、咳嗽时的瞬间。

实验方式（图片来源：文献1）

通过这个可以每秒捕捉几千帧的高速摄影机，科学家可以观察到人们咳嗽或打喷嚏时产生的液滴。

喷嚏产生的雾状结构（图片来源：nature viedeo）

高速视频捕捉到的喷嚏。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)，它们传播距离多达8米（图片来源：文献1）

通过慢动作视频，我们可以看到喷嚏、咳嗽产生的过程。

在咳嗽、喷嚏的过程中，我们可以看到液滴组成的高密度喷射物，科学家将之称之为“云”。

较大的液滴不受气相流动的影响，下坠速度较快，距离比较近，在1米范围内；而较小的液滴以不同程度的湍流气云悬浮，射程较远。

大液滴下降的轨迹（图片来源：文献1）

这团“云”在喷射过程中，会将周围的空气卷入，“云”的体积会不断增大，但速度也会逐渐减慢。

咳嗽中云的产生（图片来源：文献1）

通过大量测量，然后将数据输入数学模型后，科学家得出结论：打喷嚏产生的较大液滴可以最远到达8米远的地方，而咳嗽则达到6米远。并且根据不同的环境条件，喷嚏和咳嗽最多可以在空中停留长达10分钟。