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. 

Декстер и анализ брызг крови. Dexter / Showtime, 2006–2013

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.

Форма брызг крови на вертикальном (слева) и горизонтальном (справа) листах. P. M. Comiskey et al. / Physical Review Fluids, 2016

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.

Предсказания модели (красные круги) и результаты испытаний (треугольники и квадраты). P. M. Comiskey et al. / Physical Review Fluids, 2016

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.

Три способа анализа траекторий брызг крови: прямолинейные траектории, траектории с учетом гравитации, траектории с учетом сопротивления воздуха и гравитации. P. M. Comiskey et al. / Physical Review Fluids, 2016

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

Автор: Владимир Королёв