ソーシャルディスタンシングによってCOVID-19の感染拡大は鈍化したが、飛沫がどのように移動するかを理解することは、公衆衛生に関する情報提供のために重要である。
咳やくしゃみをするとき、私たちは流体力学の原理に従う微細な飛沫を放出する。
研究により、これらの飛沫は最長7m（20フィート）まで飛散しうることが示されている。
COVID-19は、呼吸器系感染症が人類に及ぼす影響を改めて鮮明に浮き彫りにした。また、健康危機に対する最大の防御策は、科学に強く根差した政府の政策であることも示された。
病気の拡大を封じ込めるため、多くの政府は physical な接触を防ぐ政策を実施してきた。これは私たちの日常生活に直接的な影響を及ぼしており、人々の移動の仕方、勤務先、互いの関わり方が変化している。
これらの政策は良い第一歩であるが、ウイルスが人から人へと物理的にどのように広がるか、すなわち感染の物理的経路を十分に考慮していないため、限界がある。その答えの一部は、流体の動きを理解する学問分野である流体力学にあるかもしれない。
流体の動きを理解することは、COVID-19を引き起こすウイルスのような病原体が感染者から他者へとどのように伝播するかを把握する助けとなる。これは、咳やくしゃみによって放出される微細な飛沫の動きが流体力学の原理に支配されているためである。ウイルスの感染経路を理解することは、リスクを最小化するための公衆衛生上の介入に情報を提供しうる。
流体力学と疫学の境界領域における最近の知見により、COVID-19の物理的な感染経路について、少なくとも一部の理解が得られ始めている。例えば、最近の研究により、咳やくしゃみは多相のカオス的なガス雲から成ることが示されている。このガス雲は、ウイルス病原体を予測よりもはるかに遠くまで運ぶ。
こうした証拠の蓄積を受けて、世界保健機関（WHO）は、認めるに至った。コロナウイルスは、空気中に浮遊する微粒子によって拡散しうるということである。
流体力学の研究
流体力学は、流体の動きを研究する学問である。単純に聞こえるかもしれないが、実際には非常に複雑である。
まず、「動く」とは何を意味するのかを理解することが重要である。物理学者のアイザック・ニュートン卿は、物体の運動の変化には「力」と呼ばれるものが必要であることを示した。この力は物体に加えられなければならず、その大きさと方向は、物体の質量と加速度の積である。
加速度とは、ある物体の速度が時間とともにどのように変化するか（速度の変化率）を指す。また、物体の速度とは、一定時間内にその物体が移動する距離を指す。したがって、ニュートンの運動法則は、物体が時空間内でどのように動くかを予測する助けとなる。これにより、任意の時点における物体の位置を計算することができる。
私たちは、ニュートンの運動法則を流体に適用することで、流体がどのように動くかを説明しようと試みることができる。流体とは、力が加えられたときに、その粒子同士が互いに大きく動く物質である。
言い換えれば、流体を定義する特性は、その容易な変形性である。流体には定まった形がない。水などの液体は良い例であるが、私たちの周りの空気も流体として扱うことができる。流体と固体の境界は明確ではなく、場合によってはゼリー、乾いた塗料、アスファルトなどの固体が流体のように振る舞い、その逆もありうる。
流体の重要な特性は、「もの」を輸送することである。その「もの」は、熱、汚染物質、病原体、あるいは他の流体でありうる。したがって、流体力学の研究は、私たちが生きる世界を理解するうえで基本的な重要性を持つ。例えば、流体力学は、太陽からの熱が世界中をどのように輸送されるかをモデル化し予測する助けとなる（気候変動を考えてみてほしい）。また、流体力学の応用例として、COVID-19のような呼吸器疾患の伝播にも適用される。
流体力学をCOVID-19に応用する
最近の研究により、呼吸器疾患の感染経路に関する現在の理解は限定的であり、単純化されすぎたモデルに基づいていることが示されている。最近の進展として、流体力学と疫学の分野では、くしゃみや咳によって放出される乱流性の飛沫の塊が、予想よりもはるかに遠くまで病原体を運ぶことが示されている。
私たちが呼吸、咳、くしゃみをするときに放出される「飛沫の塊」や「プルーム」の特性は、流体の飛沫がどのように輸送されるかを理解するうえで重要である。
「飛沫の塊」内の流体の飛沫は、「飛沫の塊」または「プルーム」に伴う複雑な気流パターンと、周囲の空気との相互作用によって歪められる。このプロセスにより、流体の飛沫はいくつかの断片に分裂し、浮遊状態から落下して多くの表面を汚染しうる。もちろん、この分裂過程によって、大きな粒子よりも遠くまで移動しうる小さな粒子が生じることもある。
また、流れの場、温度、湿度が、これらの飛沫の飛散距離に影響することも示されている。このことは、WHOが定める1～2m（3～6フィート）の物理的距離の確保に関するガイドラインに影響を与えうる。研究により、これらの飛沫は最長7m（20フィート）まで飛散しうることが示されている。これは、建物の換気システムによってさらに遠くまで運ばれうる微細な飛沫を考慮していない。
WHO宛ての公開書簡において、200人を超える科学者が、当機関がCOVID-19の空気感染の可能性を過小評価していると非難した。WHOの最近の声明を踏まえると、これらのガイドラインは改訂される可能性が高い。
流体力学の原理は、すでに利用されており、換気設計や労働衛生の分野で用いられている。流体力学と疫学に関する新たな理解は、建物の換気システムの改善に役立てられる可能性がある。私たちが学びつつある知見は、COVID-19のような将来のパンデミックの拡大を抑制するための政府の政策にも反映されうる。
