#凝結尾短快散化學尾長持久是錯誤觀念(從化學角度來看)

陰謀論者宣稱噴灑化學尾的成份經由雨水、湖水和土壤的重金屬檢測，測出鋁Al、鋇Ba、鍶Sr三種元素超過環境標準值。姑且不論檢測真假，先對這三種元素的金屬、化合物與酸式鹽類，分析於高空噴灑的可能性：

參考含鋁鋇鍶三種元素成份物質簡介

產生飛機尾跡方式有5種：
(本文所提到的物質(除了水)在噴灑過程無相變化，所以討論集中在後3項)

1.排放水蒸氣冷卻凝結
2.空氣動力學產生冰晶
3.噴霧產生水珠氣溶膠(上方影片)
4.燃燒產生煙粒氣溶膠(左下影片)
5.直接傾撒或氣壓噴灑(右下影片)

鋁粉、鋇粉、鍶粉，三種金屬活性極強，若粉體越細緻，越容易自燃爆炸，在飛行器上操作非常危險。在高空只能直接傾撒或墮性氣壓噴撒。但顆粒會因重力下沈，無法產生長時間尾跡。且會立刻氧化，不如直接噴氧化物。因氧化與安全性問題，所以直接噴金屬粉末的可能性很小。

再考慮化合物鹽類，僅適合乾式噴灑方式4、5的有：
易水解者：氮化鋁 碘化鋁
與水反應者：氮化鋇 氧化鍶
水溶性差者：氧化鋁 氫氧化鋁 氧化鋇 氫氧化鋇 硫化鍶 磷酸鋁 硫酸鋇 磷酸鋇 碳酸鋇 硫酸鍶 磷酸鍶 碳酸鍶
方式3、4、5三種都適合的有：
水溶性佳者：氯化鋇 碘化鋇 氫氧化鍶 氯化鍶 碘化鍶 硫酸鋁 硝酸鋁 碳酸鋁 硝酸鋇 硝酸鍶
以上考慮方式4的時候，燃燒產生煙粒焰劑的選擇，有不可與成份反應的限制。

由影片可知，直接噴灑物質的方式3、4、5皆無法形成長時間停留在空中的長尾跡。原因解釋如下：

#方式3：採用鹽溶液噴霧的方式，因為高空溫度非常低，約-40°C左右(右下圖)，非常容易在噴嘴處結凍堵塞。而且鹽溶液雖可稍微降低凝固點，但噴霧在噴出後結凍速度也會比高溫水蒸氣來得快，噴霧水珠形成的冰晶會大很多，易直接落下而不會形成長時間的長尾跡。

#方式4：與空氣中水蒸氣(濕度)達到飽和使水珠或冰晶不易散開的原理不同。利用燃燒產生煙粒氣溶膠停留在空氣中會受到粒子的擴散作用影響，煙粒容易散開，不易形成長時間的長尾跡。且在空氣中擴散的鹽類微粒雖有凝結水氣之人造雨的效果，但也需要一些時間。

#方式5：由於各種化合物與鹽類的結晶固體粉末顆粒較氣溶膠微粒大，所以顆粒受到重力的影響，會很快速地下墜。不會形成長時間的長尾跡。

#化學物質或顆粒形成的化學尾並沒有長度長也不會持續很久


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#含鋁鋇鍶三種元素成份物質簡介

金屬：
鋁金屬粉與空氣混合易燃爆。與其他金屬氧化物混合遇火會有激烈反應。與滷素混合會起火。與鹵化碳氫化合物加熱或摩擦會發生爆炸。

鋇金屬粉可與氧族元素反應大量放熱，為防止與空氣中的氧氣反應，鋇須儲存於油或惰性氣體中。加熱與其它非金屬發生放熱反應。也可與水或醇反應放出氫氣。

鍶金屬粉極易燃燒。對氧和水高度反應，會在室溫自燃。鍶在空氣中會迅速形成氧化物而變黃。鍶需保存在液體石蠟或煤油中。


化合物(淘汰非白色者)：
氧化鋁由鐵鋁氧石經由拜耳法純化而得。難溶於水。
氮化鋁由氧化鋁和碳還原或直接氮化鋁而得。在水中水解。
氫氧化鋁由鋁鹽和鹼反應而得。不溶於水。
碘化鋁由鋁單質化合或與碘化氫氣體反應而得。本身和水解都有腐蝕性。

氧化鋇由氧氣中燃燒或鋇鹽熱分解而得。少溶於水。
氮化鋇由氮化反應而得。與水會反應。
氫氧化鋇由氧化鋇和水混合而得。少溶於水。
氯化鋇由碳酸鋇或氫氧化鋇和鹽酸反應而得。溶於水。
碘化鋇由氫碘酸和碳酸鋇反應而得。溶於水。

氧化鍶由鍶在空氣中燃燒或分解碳酸鍶而得。與水會反應。
氫氧化鍶由鍶鹽與氫氧化鈉飽和溶液反應而得，溶於水。
氯化鍶由氫氧化鍶或碳酸鍶加入鹽酸而得，溶於水。
硫化鍶由硫和鍶直接在惰性氣中反應而得。微溶於水。
碘化鍶由碳酸鍶和碘化氫氣體反應而得。溶於水。


酸式鹽：
硫酸鋁由氫氧化鋁和硫酸反應而得。溶於水。
硝酸鋁由氫氧化鋁和硝酸反應而得。溶於水。
磷酸鋁由硫酸鋁與磷酸鈉在水中複分解反應而得。不溶於水。
碳酸鋁由硫酸鋁溶液與鋁酸鈉在足量碳酸鈉下，析出含碳酸根的鋁氧水合物。溶於水。

硫酸鋇由硫酸與氯化鋇反應而得。微溶於水。
硝酸鋇由碳酸鋇溶於硝酸或加熱氯化鋇與硝酸鈉的混合溶液而得。溶於水。
磷酸鋇由磷酸鈉和氯化鋇在水中反應而得。不溶於水。
碳酸鋇從礦物中取得，微溶於水。

硫酸鍶從礦物中取得，微溶於水。
硝酸鍶由碳酸鍶用硝酸溶解而得。溶於水。
磷酸鍶不溶於水。
碳酸鍶由鍶鹽與碳酸鹽溶液發生複分解而得。微溶於水。

易水解者：氮化鋁 碘化鋁
與水反應者：氮化鋇 氧化鍶
水溶性差者：氧化鋁 氫氧化鋁 氧化鋇 氫氧化鋇 硫化鍶 磷酸鋁 硫酸鋇 磷酸鋇 碳酸鋇 硫酸鍶 磷酸鍶 碳酸鍶
水溶性佳者：氯化鋇 碘化鋇 氫氧化鍶 氯化鍶 碘化鍶 硫酸鋁 硝酸鋁 碳酸鋁 硝酸鋇 硝酸鍶

僅三者的氧化物可在空氣中燃燒取得


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#凝結尾與飛機的間隙形成的原因

凝結尾與飛機機翼上發動機之間會距離一個間隙(如上圖)的原因，是因為當航空燃油在發動機內燃燒產生熱水蒸氣排出(如下圖，排氣方向由左至右)，熱水蒸氣是看不見的，但經過一段距離的冷空氣冷卻之後，水蒸氣逐漸降溫凝結成小水珠，最後結成冰晶反光。

所以凝結尾與機身的間隙就是排出水蒸氣需要凝結成冰晶的空氣冷卻距離。這個距離隨著空氣的溫濕度不同，還有發動機的效率不同而會改變。

#化學尾的排放沒有這個空氣冷卻的相變化過程
#所以排放化學物質產生的化學尾與機身沒有距離


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#空氣動力學凝結尾

一般排氣凝結尾之外，還有一種與機身沒有間隙的凝結尾稱為空氣動力學凝結尾(Aerodynamic Contrail)。

飛機機翼的形狀設計使得氣流通過時，機翼上方的空氣壓力小於下方的壓力。藉此原理來提供飛行時的昇力。

當飛機飛過濕度接近飽和的天空，機翼上方形成的低壓區(左下圖)，溫度也會降低，該區域空氣中可容納的水蒸氣飽和量(最大含量)也會降低。使得流經的氣流中原本接近飽和濕度的水蒸氣量超出低壓區降溫後的飽和濕度，氣流中多餘的水蒸氣瞬間凝結出來，產生了所謂的空氣動力學凝結尾。

空氣動力學凝結尾與一般排氣凝結尾，兩者可以各自單獨出現，也可以合併出現。依照溫濕度條件來解釋：

#空氣動力學凝結尾單獨出現
(中下圖)：
B點代表發動機排出水蒸氣的瞬間溫濕度為濕熱狀態。A點代表當時環境空氣中為極濕、溫度雖冷但較一般產生凝結尾的環境溫度高一些，A位於昇華曲線與凝結曲線之間。水蒸氣逐漸冷卻的過程為BA連線。A的條件不足以讓BA連線通過雲形成條件區，代表 #一般排氣凝結尾不會出現。但A的空氣流經機翼上方降壓區冷卻至C點，AC連線跨過凝結曲線代表多餘水蒸氣的凝結過程，會 #產生空氣動力學凝結尾。

#兩者合併出現(右下圖)：
水蒸氣逐漸冷卻的過程為BA0連線。如果A0點代表的環境空氣溫濕度條件位在虛線區域內，讓BA0連線與凝結門檻曲線交於F點，而無法與昇華門檻曲線有交點。則FA0線段代表凝結尾的冰晶在BA0降溫過程中的出現時間，F代表冰晶出現，A0代表直到冷卻到與環境空氣的溫濕度相同，冰晶都無法消失。表示 #一般排氣凝結尾會出現。且A0的空氣流經機翼上方降壓區冷卻至C0點，A0C0連線跨過凝結曲線就代表多餘水蒸氣的凝結過程，也會 #產生空氣動力學凝結尾。

#一般排氣凝結尾單獨出現：
原理請參考這裡。其中A1、A2、A3的氣流降溫後都不會進入雲形成條件區。

空氣動力學凝結尾有彩虹現象代表氣流因不同壓力處形成的冰晶大小不同，散射光線的程度不同。

空氣動力學凝結尾也可以出現在平地上或對流層中。因為要出現空氣動力學凝結尾不需要溫度非常低，但需要濕度接近飽和的空氣條件。

上方影片指控凝結尾的斷續出現，是化學物噴灑的開關過程。但其實是飛機飛過有不同空氣溫濕度條件A點的區域，各區域氣流通過機翼低壓區降溫至C點時，有時滿足有時不滿足產生凝結尾的條件罷了。


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#機尾渦流與混合凝結尾

飛機飛行時在機翼兩側氣流會由下方較高氣壓向上方較低氣壓流動形成尾渦流(上圖)。尾渦流的中心是溫度比較低的低壓區，當空氣濕度達到接近飽和時，尾渦流低壓區的降溫會造成多餘的水蒸氣凝結出來(原理與空氣動力學凝結尾相似)(左下圖上)。

因為尾渦流形成的空氣動力學凝結尾會因為尾渦流本身的空氣運動而無法保持固定形狀，會產生扭曲與斷裂的現象(左下圖中)。尾渦流產生的凝結尾通常會和部份排氣凝結尾的冰晶混合，形成更大更多的冰晶。所以當天氣的溫濕度條件適合尾渦流空氣動力學凝結尾與排氣凝結尾同時產生的時候，經過一段時間，尾渦流混合凝結尾因為有較多較大的冰晶，下沈得會比排氣凝結尾來得快，導致兩種凝結尾會有分離的狀況(左下圖下)。

因空氣溫濕度條件不同，飛機凝結尾有三種形式：1)排氣凝結尾; 2)機翼空氣動力學凝結尾; 3)尾渦流的凝結尾(可能僅空氣動力學凝結尾或混合排氣凝結尾)。三種凝結尾可以各自單獨出現，也可以兩兩搭配出現，甚至一起出現，端看飛行當下空氣中溫濕度的條件而定。

參考：

🔘經典尾渦流影片

🔘單純排氣凝結尾影片

🔘單純空氣動力學凝結尾影片

🔘單純尾渦流凝結尾影片

🔘尾渦流混合排氣凝結尾影片

🔘空氣動力學混合排氣凝結尾影片

🔘全混合凝結尾影片


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