Британский физик из Университета Уорика Дункан Локерби разработал первый в мире простой и универсальный метод расчёта движения наночастиц в воздухе — независимо от их формы. Это прорыв: до сих пор модели работали только со сферическими частицами, искажая реальность. Новая формула, опубликованная в Journal of Fluid Mechanics (JFM), позволит точнее прогнозировать распространение вирусов, сажи, микропластика и даже лекарств в лёгких.

Почему старые модели не работали: сфера — не реальность

Каждый день мы вдыхаем миллиарды наночастиц:

  • Сажа от выхлопов.
  • Микропластик из одежды и упаковки.
  • Вирусы и бактерии.
  • Пыльца, вулканический пепел, синтетические наноматериалы.

Частицы размером менее 100 нм проникают в альвеолы, попадают в кровь и повышают риск:

  • инфаркта (+20 % при хроническом воздействии);
  • инсульта;
  • рака лёгких;
  • астмы и аллергии.

Проблема: 99 % частиц — не сферы. Это диски, палочки, хлопья, кластеры. А классические уравнения (Стокса, Каннингема, 1900–1920 гг.) рассчитаны только на идеальные шары. → Ошибки в расчётах: до 300 % по скорости оседания и переносу.

«Мы моделировали воздух, как будто в нём летают только бильярдные шары. А на деле — кубики, пластины, нити», — объясняет профессор Дункан Локерби.

Новая формула: один коэффициент — любая форма

Локерби переосмыслил поправку Каннингема (1910 г.) — коэффициент, учитывающий «скольжение» частиц в газе. Он ввёл универсальный геометрический фактор, зависящий только от:

  • соотношения осей (длина/ширина);
  • ориентации в потоке.

Формула: Cc=1+λd⋅f(α,β) C_c = 1 + \frac{\lambda}{d} \cdot f(\alpha, \beta) Cc​=1+dλ​⋅f(α,β) где f(α,β) f(\alpha, \beta) f(α,β) — функция формы (сфера, диск, цилиндр, кластер).

Результат:

  • Одна формула — все формы.
  • Точность: ±5 % (против ±300 % ранее).
  • Расчёт за миллисекунды — подходит для реального времени.

Проверено на:

  • сферах (классика);
  • дисках (микропластик);
  • палочках (вирусы);
  • хлопьях (сажа).

Применение: от смога до лекарств

Новая модель уже меняет науку и технологии:

Область

Что даёт точный расчёт

Загрязнение воздуха

Прогноз смога в городах с точностью до улицы.

Распространение вирусов

Модели COVID, гриппа, пыльцы — где оседает, как далеко летит.

Вулканический пепел

Безопасные маршруты авиации.

Медицина

Доставка нано-лекарств в лёгкие: куда попадёт ингалятор.

Промышленность

Фильтры, наноматериалы, 3D-печать.

«Это как перейти от карты 19 века к GPS. Мы наконец видим реальный мир частиц», — говорит Локерби.

Что дальше: от лаборатории к приложениям

  • 2026: Интеграция в модели ECMWF и NASA GEOS.
  • 2027: Смарт-фильтры в масках и кондиционерах с ИИ-прогнозом.
  • Медицина: Ингаляторы с «умной» дозировкой — лекарство только в нужную зону лёгких.

Университет Уорика уже патентует технологию. Код формулы — open-source (GitHub, 2026).

Вкратце…

Физик Дункан Локерби переписал уравнение Каннингема: теперь одна формула точно предсказывает движение наночастиц любой формы в воздухе. Это улучшит модели смога, вирусов, лекарств и спасёт миллионы жизней. Прорыв, который ждали 100 лет.