O ar respirado diariamente pelos seres humanos está longe de ser composto apenas por oxigênio, nitrogênio e pequenas quantidades de outros gases. A cada inspiração, milhões de partículas microscópicas entram no organismo, incluindo poeira, pólen, fumaça, vírus, bactérias, resíduos industriais e até microplásticos.

Muitas dessas partículas são tão pequenas que conseguem penetrar profundamente nos pulmões e, em alguns casos, alcançar a corrente sanguínea, podendo desencadear inflamações, problemas respiratórios, doenças cardiovasculares e outros impactos à saúde.

Além dos efeitos sobre o corpo humano, essas partículas também exercem influência importante sobre o clima, a formação de nuvens, a qualidade do ar e a dispersão de fumaça causada por queimadas e incêndios florestais.

O grande desafio para os cientistas é conseguir rastrear com precisão como essas partículas se movem na atmosfera. Entender sua trajetória ajuda pesquisadores e autoridades a prever episódios de poluição, avaliar riscos ambientais e emitir alertas à população.

Uma das ferramentas matemáticas mais utilizadas nesse tipo de estudo surgiu ainda em 1910, quando o cientista britânico Ebenezer Cunningham desenvolveu o chamado “fator de correção de Cunningham”. Essa equação, ligada à dinâmica dos fluidos, permite calcular a resistência que pequenas partículas encontram ao se deslocarem através de gases, como o ar. Em termos simples, ela ajuda os cientistas a prever como partículas microscópicas flutuam, desaceleram ou são carregadas pelas correntes atmosféricas.

O problema é que esse modelo clássico parte de uma simplificação importante: ele assume que todas as partículas possuem formato perfeitamente esférico, semelhante a pequenas bolas. Na prática, porém, isso raramente acontece. Microplásticos podem ter formatos irregulares e fragmentados, partículas de fuligem apresentam superfícies complexas e muitos vírus possuem estruturas bastante diferentes de uma esfera simples. Essa diferença de formato altera significativamente a maneira como essas partículas se movimentam no ar.

Agora, um novo estudo buscou atualizar esse modelo matemático centenário para torná-lo mais compatível com a realidade. O matemático Duncan Lockerby, da Universidade de Warwick, no Reino Unido, revisitou as equações originais de Cunningham e desenvolveu uma nova abordagem capaz de considerar partículas de formatos variados e irregulares.

Segundo o pesquisador, o objetivo era criar uma forma mais precisa de prever como partículas de qualquer geometria se deslocam pela atmosfera. Isso pode trazer avanços importantes em áreas como monitoramento da poluição, propagação de doenças transmitidas pelo ar, estudos climáticos e pesquisas sobre química atmosférica.

Embora o fator de Cunningham já tivesse passado por refinamentos ao longo do século XX — incluindo contribuições do físico norte-americano Robert Millikan, vencedor do Prêmio Nobel — Lockerby identificou que ainda existia uma limitação importante nas correções anteriores. Para resolver isso, ele criou o que chamou de “tensor de correção”.

Em matemática e física, um tensor é uma ferramenta usada para descrever fenômenos complexos envolvendo múltiplas direções e forças ao mesmo tempo. Tensores são bastante conhecidos na teoria da relatividade de Albert Einstein, onde ajudam a descrever a geometria do espaço-tempo.

No caso deste estudo, o tensor desenvolvido por Lockerby serve para calcular com mais precisão o arrasto e a resistência do ar sobre partículas de qualquer formato, e não apenas esferas.

Essa nova abordagem pode representar um avanço significativo na ciência dos aerossóis, nome dado às partículas suspensas no ar. Segundo os pesquisadores, nanopartículas e partículas ultrafinas estão associadas ao aumento do risco de câncer, doenças pulmonares e problemas cardiovasculares, especialmente em ambientes urbanos com altos níveis de poluição atmosférica. Quanto mais precisamente essas partículas puderem ser modeladas, melhor será a capacidade de prever seus efeitos sobre a saúde e o meio ambiente.

O modelo também pode melhorar sistemas usados para acompanhar a propagação de fumaça de incêndios florestais, dispersão de poluentes industriais, transmissão aérea de vírus e até o comportamento de partículas presentes em ambientes fechados, como hospitais, escolas e meios de transporte.

Para validar a nova teoria, Lockerby pretende utilizar um sistema avançado de geração de aerossóis instalado na Escola de Engenharia da Universidade de Warwick.

O equipamento permitirá criar partículas de formatos variados em ambientes controlados, possibilitando observar diretamente como elas se movimentam e comparar os resultados reais com as previsões matemáticas do novo modelo.

Os pesquisadores esperam que, no futuro, essas melhorias possam contribuir para modelos atmosféricos mais precisos em escala global. Isso poderá auxiliar desde previsões climáticas até políticas públicas de saúde e controle da poluição, além de oferecer novas ferramentas para compreender como partículas invisíveis presentes no ar influenciam o planeta e o organismo humano diariamente.