Поведение брызг крови сравнили с ядерным грибом

Физики из университетов Иллинойса и штата Айова разработали новую теоретическую модель, детально описывающую скорости, направления и распределение по размерам брызг крови, возникающих при огнестрельных ранениях. Оказалось, что процесс превращения непрерывной струи крови в облако капель можно описать при помощи той же математической теории, что описывает ядерный гриб и некоторые природные процессы — неустойчивости Релея-Тейлора. В частности, модель подчеркивает важность учета сопротивления воздуха при анализе траекторий. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Fluids, кратко о нем сообщает Physics.

Авторы моделировали выплескивание крови из входного отверстия при пулевом ранении. Пуля передает тканям импульс, который заставляет кровь двигаться с ускорением в сторону, противоположную движению пули. Когда кровь попадает в разреженную воздушную среду, происходит ее дестабилизация — поток распадается на облако мелких капель. 

По словам физиков, этот процесс хорошо описывается неустойчивостью Релея-Тейлора. Это самопроизвольное нарастание возмущений (неоднородностей) при контакте двух сред, движущихся с ускорением. Простейший пример такой неустойчивости — поведение двух слоев жидкости в ситуации, когда верхний слой обладает большей плотностью, чем нижний. Благодаря этому явлению образуются вымеобразные облака, а точно такими же процессами, но с ударными волнами, можно описать возникновение ядерного гриба.

Неустойчивость хорошо описана математически и, тем самым, позволяет предсказать распределение капель крови по размерам, скоростям, а, следовательно, и траекториям. Авторам удалось смоделировать даже характерную форму пятен от брызг крови. Предсказания физики проверили экспериментально, используя в качестве мишени губку, пропитанную свиной кровью.

Как рассказывает Physics, при анализе брызг крови делается предположение, что капли двигаются по прямым линиям. Однако, это предположение работает лишь на небольших расстояниях между источником брызг и образовавшимся пятном. На больших расстояниях необходимо учитывать влияние гравитации и даже сопротивление воздуха. Результаты новой работы подтверждают, что сопротивление воздуха может значительно влиять на траектории капель.

Ранее португальские химики и криминалисты разработали математическую модель, позволяющую определить время смерти по изменению концентраций различных белков и продуктов метаболизма в крови postmortem. 

Владимир Королёв