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Turbulenter Gasaustoß: Hust- und Nieströpfchen fliegen bis zu 2,5 Meter weit

Huster und Nieser nähern sich ihren Zielobjekten nicht in gesonderten Tropfen, sondern geballt in einer Wolke - und die schwebt weiter als bisher vermutet.
Tropfig bis wolkig: Die Flugbahn der NiespartikelLaden...

"Wer angehustet oder angeniest wird, sieht oder spürt zwar die Tröpfchen. Aber er nimmt nicht die gesamte unsichtbare 'Wolke' wahr, mit der er konfrontiert wird", sagt John Bush vom Massachusetts Institute of Technology. Zusammen mit seinen Kollegen hat er nun herausgefunden, dass kleine Hust-und Niespartikel bei ihrem Anflug länger in der Luft bleiben als bisher angenommen.

Das Forscherteam beobachtete, dass die Tröpfchen durch Luftströmungen innerhalb einer "Wolke" zusammengehalten werden. Im Inneren solch einer mehrphasigen, turbulenten Atemluftwolke herrsche eine ganz eigene Dynamik, schreiben die Forscher: Die kleinen Flüssigkeitstropfen würden nach dem heftigen Ausstoß durch Mund und Nase zunächst wild durcheinandergewirbelt. Dies führe dazu, dass sie sich mit der Wolke vermengen und weiter fliegen, als man auf Grund ihrer Masse annehmen würde. Nur größere Tropfen verhalten sich tatsächlich ähnlich wie Kanonenkugeln, da sie den Einfluss der turbulenten Wolke nicht spüren.

© Lydia Bourouiba & John W. M. Bush, Massachusetts Institute of Technology, 2014
Tröpfchen auf Langstreckenflug
Mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera gelang es den Forschern des MIT, kleine Niespartikel auf ihrem langen Luftweg im Inneren einer Wolke zu veranschaulichen.

Hust-und Niespartikel mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern sollen sogar 200-mal weiter durch die Luft wandern als zehnfach größere Exemplare. Dabei erreichen sie Distanzen von bis zu zweieinhalb Metern – fünfmal so weit wie bisher geschätzt.

Die Studie stützt sich auf eine Kombination aus experimentellen und theoretischen Untersuchungen. Unter anderem visualisierten die Forscher in einem strömungsmechanischen Ansatz die Huster und Nieser von Erwachsenen. Hierzu wurde der Kopf der Person vor einer schwarzen Kulisse positioniert. Die Fläche wurde von allen Seiten her beleuchtet, um eine größtmögliche Lichtstreuung der ausgestoßenen Tröpfchen zu erreichen. Eine Schwarz-Weiß-Hochgeschwindigkeitskamera erzeugte Aufnahmen des Hust- oder Niesaustoßes mit 4000 bis 6000 Bildern pro Sekunde. Analog hierzu wurde die emittierte Gasphase mit Hilfe eines Rauchgenerators gemessen. Laborsimulationen und mathematische Modelle rundeten die Ermittlungen ab.

Die Forscher hoffen, dass die Erkenntnisse zu Untersuchungen des Übertragungsrisikos von Infektionskrankheiten beitragen können.

16. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 16. KW 2014

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