如今，家长非常关注科学教育，国内外的科学教育都成为了很多家长关注的问题。既然现在大家都很关注科学教育，边肖今天就给大家推荐一些与科学教育相关的文章分享一下。如果你感兴趣，你可以仔细阅读以下内容。随着科学空缺的发展，很难找到更迫切的问题：离开感染者后，空气中如何携带隐形气溶胶？

6英尺的社交距离够吗？

南佛罗里达大学的科学家“巴拉”巴拉昌达正带领这个国际专家团队进入这一空白。科学急需更新。6英尺长的社会疏离指导所依据的一些研究已经有几十年的历史了。

然而，巴拉昌达和他的团队正在研究一个新的理论框架，旨在模拟主机之间的空中通信行为。这项任务很困难，因为许多变量在理解病毒感染的呼吸、打喷嚏或咳嗽如何从一个人传播到另一个人方面发挥了作用。

物理学可能会提供公共卫生专家无法解决的答案。Balachandar的专长在于处理无法在实验室测试的复杂多相湍流现象(如核爆炸或火山爆发)，并开发其行为的计算模型。咳嗽或打喷嚏也会产生多相湍流，这比看起来更复杂。

机械和航空航天工程教授Balachandar说：“越来越明显的是，空气传播是疾病快速传播的重要因素。”“目前，我们没有必要的基础知识。我们的工作是发展这些知识，这是一个起点。”

身体问题

作为一名获得联邦基金研究多相流的著名研究员，巴拉觉得自己有能力解决这个问题。他组建了一个由科学家组成的国际团队：索邦的stphanezaleski是液滴生成专家；维也纳理工大学的巴拉尚达尔和阿尔弗雷多索尔达蒂是多相湍流行为的专家。克拉克森大学的古达尔兹艾哈迈迪是吸入颗粒物的专家。麻省理工学院的莉迪亚布鲁瓦和莉迪亚布鲁瓦研究了流体动力学和流行病学的交叉。

巴拉说：“多相流只是一种包含通常非常湍流的颗粒、液滴或气泡的流动，它发生在从火山爆发到海岸线形成再到工业过程的任何地方。还有冬至溪流。

“碰巧的是，打喷嚏和咳嗽是多相流的极好例子。在这种情况下，你会喷出大量的液滴，然后这些小流量会推动它们向前，而室内的湍流会把它们扩散到各处。因此，我们有正确的背景来看待这个问题。”

其他科学家也对此感兴趣。7月，携带病毒的微小气溶胶吸引了更多的关注。当时，全世界有239名科学家在一封公开信中要求世界卫生组织承认空气传播在病毒传播中的作用。

然后，8月4日，一个跨学科的UF团队公布了两个病人在医院病房的检测结果。作为各种感染控制措施的结果，该团队从一名活跃的感染患者(约7英尺至16英尺)中分离出活的空气样本，但该患者不在室外。

Balachandar的团队怀着极大的兴趣开展了采样工作。

“下一步是能够分辨它是如何到达的；那是偶然吗？”巴拉昌达说。“这就是我们进来的地方。我们想展示气溶胶是如何以及为什么会传播这么远。

Balachandar说：“要阻止这种病毒，你必须知道它是如何传播的。”

Balachandar的团队一直在实验室加班加点，对各种场景进行建模(见附图)。该小组还发布了关于ArXiv的立场文件，“基于科学的社会距离指南，主机到主机的空气传输是一个多相流问题”。

传播的问题很简单：要被感染，携带病毒的飞沫必须在呼气时离开一个人，然后通过空气传播，再被另一个人吸入。由于重力的作用，较大的水滴会很快下落并沉淀在表面。当人们接触表面，然后是面部时，它会传播，从而将病毒颗粒带到他们的口、鼻或眼睛的粘膜表面。现在广泛使用的安全协议-办公室或健身房的深度清洁，或使用洗手液分配器作为固定装置-可以防止表面传播。

然而，防止空气传播的保护更复杂：避免恼人的门把手、触摸屏或电梯按钮比避免呼吸更容易。当我们吸气和呼气时，我们看不到我们分享的空气中微小的看不见的病毒颗粒。

更新科学

试图量化呼出气体中病原体的漫长历史可以追溯到1897年。推荐19英尺保护空间的社会隔离标准源于20世纪30年代的一项研究，该研究将呼出的湿气液滴分为大液滴和小液滴两类，小液滴不考虑蒸发液滴。在20世纪40年代和60年代，进行了更详细的研究，但当时的技术仍未能使科学家准确计算更小的液滴。此外，研究液滴雾化成气溶胶所需的工具刚刚开发出来。

其他变量也使寻找飞沫产生、运输和吸入答案的过程变得复杂。

呼气力量(呼吸，

说话，咳嗽，打喷嚏)随每种情况呼出的飞沫数量及其大小而变化。即使是相同的情况，例如打喷嚏，也会因人而异。这些呼气，物理学家称之为吹气，通常在离开人体时会比环境温度热，因此浮力更大，让它们升起。

较大的液滴移动得更快并从粉扑中移出，它们的蒸发取决于环境条件。在干旱的亚利桑那州，它们迅速蒸发。在潮湿的佛罗里达州，它们缓慢蒸发。液滴中的非挥发性物质(粘液，病毒，细菌，食物颗粒等)会影响蒸发。

根据通风情况，液滴的行为也有所不同。在室内，水滴会被捕获并保留在空气中。在户外，它们可能传播更远并且散布得更快。

吸入的最终阶段会受到过滤的影响，例如通过口罩或在鼻子或呼吸道中。在吸入时，病毒载量变得很重要，但是工程师Balachandar说，他的团队将把病毒载量的问题留给流行病学家。

团队开发的理论框架将所有这些变量视为多相湍流问题，从而产生了多个方程。

Bala说：“像其他任何科学或工程问题一样，最终它归结为某种数学表示，我们试图使它变得简单易行，但同时又足够准确，人们可以使用它来快速给出答案。”

使用这些方程式，可以进行实验和模拟以对各种情况进行建模。例如，想要对机舱中机载传播潜力进行建模的航空公司，可以使用这些方程式，可以对办公室条件进行建模的公司，也可以对音乐厅事件进行建模的音乐推广人，可以使用这些方程式。

机载传输建模

Balachandar及其小组已开始进行一些自己的实验，以模拟咳嗽和打喷嚏。

呼出的咳嗽会在多相湍流的气体云或粉扑中散发出来。抽吸过程中包含各种大小不一的液滴，这些液滴会与周围的空气混合，从而捕获液滴并将其向前运送。液滴根据其大小，抽吸速度和环境条件而蒸发。

较大的液滴(50微米或更大)会掉落，而部分蒸发的液滴会留在空气中。随着液滴的完全蒸发，粉扑失去动量并消散。但是，微小的气溶胶会保留下来并可以在空中停留数小时，其范围会因气流的变化而扩大，例如海滩上的微风或书桌上的摆动风扇。这意味着当前的社会疏离准则可能会低估气溶胶的传播距离以及它们在空中停留的时间，在某些情况下甚至会大大低估。

Balachandar说：“在这里，较小的封闭环境(如电梯，飞机机舱或开放场地)之间的差异以及交叉微风和通风等因素之间的差异至关重要。”

Balouiba说，Bourouiba今年早些时候在麻省理工学院所做的工作显示，从打喷嚏到7米到8米的距离，形成了气体云。

Balachandar说：“在狭窄，通风不佳的狭窄环境中，粉扑可能传播超过两米，就像在开放的环境中，如充满强烈的交叉微风的海滩一样，它可能会迅速稀释。”

过滤空气

一个人吸入多少病毒取决于该人周围呼吸区域中病毒颗粒的浓度或病毒载量，以及年龄和活动水平。它还取决于过滤。借助呼吸系统的天然过滤器，通过鼻子呼吸比通过嘴呼吸提供更多的保护。口罩也可以过滤。

口罩的功效因类型而异，其中医疗行业的口罩效率最高：N95是最好的，其次是手术口罩，然后是手术口罩。

普通的棉质口罩可以减少大于10微米的液滴的吸入，但是大多数液滴会在大约一秒钟内和移动几厘米后蒸发成小于10微米的尺寸。呼出的云中喷射的液滴在1至10米之间被雾化成小于1微米的大小。

传统的假设(液滴的蒸发会降低病毒载量)需要重新检查。Balachandar说，很明显，较小的液滴中散发的病毒颗粒的数量几乎保持不变，这是比以前考虑的更危险的传播来源，并不是所有口罩都能捕获的。

研究小组的方程还预测了微米级和亚微米级范围内的液滴数量将大大增加，“对于吸入效率和过滤效率低下，可能是最危险的”。

尽管Balachandar说他最初不愿接受一个新项目，但对更多定量知识的需求吸引了他。

Balachandar说：“我最初以为COVID会消失，所以我不想改变我的兴趣。” “但是后来很清楚，COVID并没有到任何地方。

Balachandar说：“这不是一个容易解决的问题。” “但是我们需要尝试。即使我们解决了COVID问题，其他事情的出现也只是时间问题。”