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為什麼冬天呼吸道疾病容易傳染？（一方面是）因為飛沫飛得更遠。麻省理工物理教授呂迪亞．波茹以芭（Lydia Bourouiba）2014 年的研究。
　
我在某新浪網新聞看到這個。原始論文可以從 Google 學術搜尋取得全文，或者某個你或許知道的地方，詳見文末 Ref。
　
論文很長，因為學術要求不忘本，所以花費很多篇幅 include 先前該領域的文獻（流體物理——液滴、氣溶膠的方面以及流行病學的方面），還得一五一十說清楚她的實驗配置與資訊分析方法（以利他人複製檢查結論）。
　
但總之就是，教授她用高速攝影機的影像，透過電腦分析影像資料，研究了人打噴嚏之後，口沫會怎麼橫飛。
　
我直接殺到讓我自己恍然大悟的亮點：
　
為什麼冬天容易傳染各種飛沫傳染的疾病呢？說來簡單，因為冬天飛沫飛更遠。
　
去年我在 每日一冷〈為什麼雲不會掉下來〉那篇寫得不算精緻的文章裡，就涵蓋到解謎的所有關鍵而不自知。要多虧波茹以芭教授實際的觀測與分析，讓其中的物理更加一清二楚。
　
冬天環境空氣冷又乾，密度大。但從人肉色的肺裡出來的氣體，又溫又潮濕。我們都知道熱空氣的密度小，但其實濕度高的空氣密度也小——詳細理由是「道爾吞氣體分壓定率」：水的分子量 18 比空氣的 28.8 小。又溫又潮濕的噴嚏就輕上加輕，在相對重的冬天冷空氣中會上浮。
　
一口噴嚏中含有各種半徑的口沫液滴，大的液滴在高速運動中破裂為小液滴。因為空氣阻力與重力，液滴越大降落越快，液滴越小降落越慢。
　
物體的 #終端速度 估算公式為 v = √( 2W / (C.ρ.A) )，W 為重量，A為截面積，ρ為密度，C為與形狀有關的常數。若液滴半徑為 r，因為 W ∝ r³、A ∝ r²，因此 v ∝ √ r 。白話文，終端速度和半徑的平方根成正比。
　
於是極小的液滴在上升氣流中就不只不太會掉落，甚至會跟著氣流被往上帶。
　
於是，溫熱潮濕的噴嚏就形成了一朵雲。論文中稱為 cough cloud（但她實驗的對象確實是搔搔鼻子打噴嚏，並不是咳嗽）。冬天的室內便成為傳染病的溫床。
　
波茹以芭教授在 Science Friday 這個節目（→ youtu.be/-pGudblk8Ok?t=171，內含實驗影片）的採訪中提到，目前大部分室內空調是從天花板排氣，就能順勢將這團有部分浮力的噴嚏雲，吸到天花板排放走。
　
我們怎麼運用這個研究結果？當然防止沒戴口罩的人沒用手臂把整張臉摀住就打噴嚏（←根本欠打）是最根本的第零步。　<此段有誤故刪除>　然後假設室內能以暖氣維持在夏天的溫濕度，人吐出的氣團就沒有那麼大的浮力上升，因而能讓噴嚏雲飛不遠了......新的問題是人們能忍耐四季皆夏的溫溼度嗎 囧rz。
　
因為科學是無敵的。←信心喊話一下
　
*有點冗長的改正 edit note: 經網友指正，我嚴重誤會了一點，訪談中 Bourouiba 教授言下之意是排氣口在高處是明智之舉。我對空調設計的認識不夠就亂講真是......重要！不要完全相信網路上的人，他們有可能亂下結論，包括我。
　
Displacement ventilation 是指在室內低處引入戶外空氣，利用熱空氣會上升的自然傾向，由天花板把空氣吸走，使室內空氣呈上升的單向流動。至於這樣對防治傳染病有無助益，結論並不篤定。反倒有可能因為上升氣流的存在，讓汙染性微粒懸浮在人類身高的高度，稱為 lockup phenomenon ←新增這段有參考資料，是 doi.org/10.1371/journal.pone.0211390。
　
有沒有可能整個逆轉，做到室內都是下沉氣流，不讓噴嚏雲上升呢，但想得容易，實際得克服的天然難題是只要存在溫差空氣就自然會對流。這真的是商機，待你研究發明，就從研讀流體力學先。
　
_　
Ref:
Bourouiba, L., Dehandschoewercker, E., & Bush, J. W. (2014). Violent expiratory events: on coughing and sneezing. Journal of Fluid Mechanics, 745, 537-563.
　
DOI: 10.1017/jfm.2014.88

_
▅小澄清：
　
武漢肺炎冠狀病毒的傳染途徑仍未完全釐清，並不知道到底是接觸、飛沫（大滴的）、空氣（所謂空氣就是極小飛沫、極少量病毒即可有效傳染）之中的哪一些途徑。十七年前的SARS，雖然曾經因為淘大花園的社區群聚而一直傳出不排除空氣傳染，但最終各方分析的定調是由水汙染而接觸傳染（淘大花園的傳染者該名病患，症狀以腹瀉表現且排泄物中病毒量高——也就是糞口傳染），所以就和這篇提到室內乾濕度、飛沫飛得遠沒有直接關聯了。接觸傳染的防止是在盡可能不要接觸染污表面，常洗手、不觸碰眼口鼻黏膜。
　
這篇文章不意在提供特定的防疫建議，是為一般的生活科學。畢竟，就算冠狀病毒不會空氣傳播，我們很確定流感會、水痘會、麻疹更是會（←麻疹超霸道），還有肺結核和天花（←所幸後者滅絕了，大概吧）。
　
因此這小知識還是很實用的，讓你以後在公共場合聽到有人咳嗽就會像知道得太多的 Bourouiba 教授本人一樣，疑神疑鬼。 #NightmareFuel

為什麼冬天呼吸道疾病容易傳染？（一方面是）因為飛沫飛得更遠。麻省理工物理教授呂迪亞．波茹以芭（Lydia Bourouiba）2014 年的研究。
　
我在某新浪網新聞看到這個。原始論文可以從 Google 學術搜尋取得全文，或者某個你或許知道的地方，詳見文末 Ref。
　
論文很長，因為學術要求不忘本，所以花費很多篇幅 include 先前該領域的文獻（流體物理——液滴、氣溶膠的方面以及流行病學的方面），還得一五一十說清楚她的實驗配置與資訊分析方法（以利他人複製檢查結論）。
　
但總之就是，教授她用高速攝影機的影像，透過電腦分析影像資料，研究了人打噴嚏之後，口沫會怎麼橫飛。
　
我直接殺到讓我自己恍然大悟的亮點：
　
為什麼冬天容易傳染各種飛沫傳染的疾病呢？說來簡單，因為冬天飛沫飛更遠。
　
去年我在 每日一冷〈為什麼雲不會掉下來〉那篇寫得不算精緻的文章裡，就涵蓋到解謎的所有關鍵而不自知。要多虧波茹以芭教授實際的觀測與分析，讓其中的物理更加一清二楚。
　
冬天環境空氣冷又乾，密度大。但從人肉色的肺裡出來的氣體，又溫又潮濕。我們都知道熱空氣的密度小，但其實濕度高的空氣密度也小——詳細理由是「道爾吞氣體分壓定率」：水的分子量 18 比空氣的 28.8 小。又溫又潮濕的噴嚏就輕上加輕，在相對重的冬天冷空氣中會上浮。
　
一口噴嚏中含有各種半徑的口沫液滴，大的液滴在高速運動中破裂為小液滴。因為空氣阻力與重力，液滴越大降落越快，液滴越小降落越慢。
　
物體的 #終端速度 估算公式為 v = √( 2W / (C.ρ.A) )，W 為重量，A為截面積，ρ為密度，C為與形狀有關的常數。若液滴半徑為 r，因為 W ∝ r³、A ∝ r²，因此 v ∝ √ r 。白話文，終端速度和半徑的平方根成正比。
　
於是極小的液滴在上升氣流中就不只不太會掉落，甚至會跟著氣流被往上帶。
　
於是，溫熱潮濕的噴嚏就形成了一朵雲。論文中稱為 cough cloud（但她實驗的對象確實是搔搔鼻子打噴嚏，並不是咳嗽）。冬天的室內便成為傳染病的溫床。
　
波茹以芭教授在 Science Friday 這個節目（→ youtu.be/-pGudblk8Ok?t=171，內含實驗影片）的採訪中提到，目前大部分室內空調是從天花板排氣，就能順勢將這團有部分浮力的噴嚏雲，吸到天花板排放走。
　
我們怎麼運用這個研究結果？當然防止沒戴口罩的人沒用手臂把整張臉摀住就打噴嚏（←根本欠打）是最根本的第零步。　<此段有誤故刪除>　然後假設室內能以暖氣維持在夏天的溫濕度，人吐出的氣團就沒有那麼大的浮力上升，因而能讓噴嚏雲飛不遠了......新的問題是人們能忍耐四季皆夏的溫溼度嗎 囧rz。
　
因為科學是無敵的。←信心喊話一下
　
*有點冗長的改正 edit note: 經網友指正，我嚴重誤會了一點，訪談中 Bourouiba 教授言下之意是排氣口在高處是明智之舉。我對空調設計的認識不夠就亂講真是......重要！不要完全相信網路上的人，他們有可能亂下結論，包括我。
　
Displacement ventilation 是指在室內低處引入戶外空氣，利用熱空氣會上升的自然傾向，由天花板把空氣吸走，使室內空氣呈上升的單向流動。至於這樣對防治傳染病有無助益，結論並不篤定。反倒有可能因為上升氣流的存在，讓汙染性微粒懸浮在人類身高的高度，稱為 lockup phenomenon ←新增這段有參考資料，是 doi.org/10.1371/journal.pone.0211390。
　
有沒有可能整個逆轉，做到室內都是下沉氣流，不讓噴嚏雲上升呢，但想得容易，實際得克服的天然難題是只要存在溫差空氣就自然會對流。這真的是商機，待你研究發明，就從研讀流體力學先。
　
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Ref:
Bourouiba, L., Dehandschoewercker, E., & Bush, J. W. (2014). Violent expiratory events: on coughing and sneezing. Journal of Fluid Mechanics, 745, 537-563.
　
DOI: 10.1017/jfm.2014.88

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▅小澄清：
　
武漢肺炎冠狀病毒的傳染途徑仍未完全釐清，並不知道到底是接觸、飛沫（大滴的）、空氣（所謂空氣就是極小飛沫、極少量病毒即可有效傳染）之中的哪一些途徑。十七年前的SARS，雖然曾經因為淘大花園的社區群聚而一直傳出不排除空氣傳染，但最終各方分析的定調是由水汙染而接觸傳染（淘大花園的傳染者該名病患，症狀以腹瀉表現且排泄物中病毒量高——也就是糞口傳染），所以就和這篇提到室內乾濕度、飛沫飛得遠沒有直接關聯了。接觸傳染的防止是在盡可能不要接觸染污表面，常洗手、不觸碰眼口鼻黏膜。
　
這篇文章不意在提供特定的防疫建議，是為一般的生活科學。畢竟，就算冠狀病毒不會空氣傳播，我們很確定流感會、水痘會、麻疹更是會（←麻疹超霸道），還有肺結核和天花（←所幸後者滅絕了，大概吧）。
　
因此這小知識還是很實用的，讓你以後在公共場合聽到有人咳嗽就會像知道得太多的 Bourouiba 教授本人一樣，疑神疑鬼。 #NightmareFuel

【本日發燒話題】比重計不是酒精濃度計

這是比重計，是中空玻璃棒製成的，底部有鋼珠，可以維持比重計在液體裡垂直漂浮。玻璃棒的重量與體積比值，設計成整根比重計可以在純水中下沉到不至於淹沒頂部，比較便於使用。使用的時候，有一個小技巧，要讓比重計旋轉下沉，自由漂浮然後穩定，比較容易讀出準確的數字。

比重計在液體裡浮得愈高，代表浮力愈大，也就是液體的比重愈高。使用時，必須根據液體的溫度，查表進行讀數校正，因為在不同的溫度與壓力下，液體的比重也不一樣。釀酒師可以藉由液體比重，來推算發酵結束之後的酒精濃度。

比重高的液體，在釀造業裡，通常意謂著糖份濃度高。然而，由於麥汁、果汁裡，不是只有糖，而這些溶解物，也決定了液體的比重。那麼，要怎麼推估真正的含糖量呢？

糖份濃度與酒精濃度呈正相關，但是液體比重無法直接換算成糖分濃度，也因無法換算成準確的酒精濃度。此外，不同酵母品種的發酵率也不盡相同，因此，必須要同時考慮發酵前的原始比重與發酵中或發酵後的比重，才能推估發酵是否結束，而發酵程序到底轉換了多少糖分。

也就是說，釀酒師在發酵前、發酵中，以及發酵後，利用比重計監控比重，可以得知有多少可發酵糖分被轉換了、轉換得多快，再運用一些公式（有不同的版本），便可以推估最終酒精濃度。然而，運用這根比重計，只能推估酒精濃度而已，無法實際測得。

由於並非所有的糖都可以完全發酵，譬如純蔗糖的酒精轉換率是100%，焦糖就無法被發酵成酒精。麥汁、果汁的發酵率，也都不會是100%。既然測得的比重讀數，不是100%源自可以發酵成酒精的物質，那麼，這根比重計，也不能視為酒精濃度計或酒精潛力讀數計，而只是能夠用來推估酒精濃度的工具。

（照片摘自：《世界啤酒品飲大全：原料・製程・類型・文化》王鵬 著）