وکاله آریا للأنباء - توصل باحثون إلى طریقه جدیده تتیح التنبؤ بحرکه الجسیمات النانویه غیر منتظمه الشکل خلال الهواء، وهی فئه رئیسیه من ملوثات الهواء التی ظلت تحدیا کبیرا أمام النمذجه الدقیقه لعقود.
وتُعد هذه الطریقه الأولى من نوعها، إذ تجمع بین البساطه والقدره التنبؤیه العالیه، ما یسمح للعلماء بحساب سلوک الجسیمات المحموله جوا دون الحاجه إلى افتراضات ریاضیه معقده أو نماذج تجریبیه مسبقه.
عواقب صحیه خطیره لحرق الحطب فی المنازل
ویستنشق الإنسان یومیا ملایین الجسیمات المجهریه مثل السخام والغبار وحبوب اللقاح واللدائن الدقیقه والفیروسات، إضافه إلى الجسیمات النانویه المصنعه. ویمکن لبعض هذه الجسیمات الدقیقه جدا أن تخترق عمق الرئتین وتصل إلى مجرى الدم، حیث یرتبط التعرض المزمن لها بزیاده خطر الإصابه بأمراض خطیره مثل أمراض القلب والسکتات الدماغیه والسرطان.
ورغم أن معظم الجسیمات العالقه فی الهواء لا تتمتع بأشکال کرویه منتظمه، فإن النماذج الریاضیه التقلیدیه کانت تفترض کرویتها لتسهیل الحسابات، ما حدّ من دقه التنبؤ بحرکتها وسلوکها الحقیقی فی الهواء، وخاصه الجسیمات غیر المنتظمه التی قد تشکل خطرا صحیا أکبر.
وجاءت أهمیه النموذج الجدید الذی طوره فریق من جامعه ووریک البریطانیه فی سد فجوه علمیه طویله الأمد فی مجال الهباء الجوی، حیث تمکن لأول مره من توصیف حرکه الجسیمات غیر الکرویه بدقه أعلى، وهی الفئه التی تمثل الغالبیه العظمى من ملوثات الهواء.
ابتکار روسی یحول نفایات المصانع إلى بدیل قوی للإسمنت
وأوضح قائد الفریق البحثی، البروفیسور دونکان لوکیربی، أن الهدف کان تطویر نموذج قادر على التنبؤ بحرکه الجسیمات بمختلف أشکالها، لما لذلک من دور أساسی فی تحسین نماذج تلوث الهواء، وفهم انتشار الأمراض المحموله جوا، ودراسه التفاعلات الکیمیائیه فی الغلاف الجوی.
واعتمد الباحثون فی اکتشافهم على إعاده صیاغه وتعمیم ما یعرف بـ"عامل تصحیح کونینغهام"، وهو مفهوم ریاضی یعود إلى أوائل القرن العشرین، حیث جرى توسیعه لیصبح قابلا للتطبیق على الجسیمات بمختلف أشکالها، ولیس الکرویه فقط.
أفضل أماکن السکن للحفاظ على صحه القلب والأوعیه الدمویه
ویشیر لوکیربی إلى أن هذا التعمیم أعاد إحیاء الفکره الأصلیه للنموذج الریاضی، وسمح بإجراء تنبؤات دقیقه دون الحاجه إلى محاکاه معقده أو معایره تجریبیه.
وتستند الطریقه الجدیده إلى استخدام ما یسمى بـ"موتر التصحیح"، وهو أداه ریاضیه تحاکی قوى السحب والمقاومه التی تؤثر على الجسیمات أثناء حرکتها فی الهواء بغض النظر عن شکلها، مع میزه أساسیه تتمثل فی عدم الحاجه إلى بیانات تجریبیه مسبقه.
ومن المتوقع أن یسهم هذا التطور فی تحسین أنظمه رصد جوده الهواء، وتعزیز فهم انتقال الأمراض عبر الهواء، وتطویر أدویه استنشاقیه أکثر کفاءه، إضافه إلى تطبیقات واسعه فی مجالات الصحه البیئیه والمناخ والتقنیات النانویه.
نشرت الدراسه فی مجله Journal of Fluid Mechanics Rapids.
المصدر: ساینس دیلی