Выпуски

 / 

2000

 / 

Май

  

Обзоры актуальных проблем


Универсальный рост вязкости металлических расплавов в мегабарном диапазоне давлений: стеклообразное состояние внутреннего ядра Земли

 а,  б
а Институт физики высоких давлений РАН им. Л.Ф. Верещагина, Троицк, Москва, Российская Федерация
б Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН, Троицк, Москва, Российская Федерация

Приводится обзор экспериментальных данных и соответствующих теоретических представлений, касающихся вязкости различных типов жидкостей и расплавов под давлением. Наименее изученными в экспериментальном аспекте являются металлические расплавы, вязкость которых считается практически постоянной вдоль соответствующих кривых плавления. Предлагается новый подход к исследованию вязкости расплавов под давлением, основанный на измерении размеров кристаллических зерен в образцах, полученных закалкой из расплава. Данные выполненных авторами исследований жидких металлов под давлением до 10 ГПа свидетельствуют о значительном росте вязкости расплавов вдоль кривой плавления, что противоречит существующему эмпирическому подходу. Экспериментальные результаты и критический анализ современных представлений позволяет выдвинуть гипотезу об универсальных закономерностях поведения вязкости различных жидкостей под давлением. Экстраполяция результатов, полученных для расплава железа, к давлениям и температурам, существующим в ядре Земли, позволяет заключить, что внешнее ядро Земли состоит из расплава высокой вязкости от 102 Па с до 1011 Па с в зависимости от глубины. Можно предположить, что внутреннее ядро Земли находится в состоянии ультравязкой жидкости (>1011 Па с), близкой по свойствам к стеклу, в противоречии с существующими представлениями о кристаллической природе внутреннего ядра. Вывод о высокой вязкости недр небесных тел проливает свет на многочисленные загадки геофизики и астрономии Земли и планет. Анализ зависимостей температуры плавления и стеклования от давления позволяет выдвинуть концепцию стабильного состояния металлических жидкостей с уровнем вязкости, характерным для стекол, которая является абсолютно новой и требует дальнейшего теоретического и экспериментального изучения.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
PACS: 61.25.Mv, 61.43.−j, 62.50.+p, 66.20.+d, 91.35.Ed (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0170.200005c.0535
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2000/5/c/
Цитата: Бражкин В В, Ляпин А Г "Универсальный рост вязкости металлических расплавов в мегабарном диапазоне давлений: стеклообразное состояние внутреннего ядра Земли" УФН 170 535–551 (2000)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Brazhkin V V, Lyapin A G “Universal viscosity growth in metallic melts at megabar pressures: the vitreous state of the Earth’s inner corePhys. Usp. 43 493–508 (2000); DOI: 10.1070/PU2000v043n05ABEH000682

Список литературы (127) Статьи, ссылающиеся на эту (51) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Schmelzer J W P, Tropin T V Thermochimica Acta 677 42 (2019)
  2. Bair S High Pressure Rheology for Quantitative Elastohydrodynamics (2019) p. 259
  3. Menshikova S G, Shirinkina I G et al Journal of Crystal Growth 525 125206 (2019)
  4. Cao Q-L, Tu F et al J. Appl. Phys. 126 105108 (2019)
  5. Savinykh A S, Garkushin G V et al High Temp 56 685 (2018)
  6. Cao Q-L, Wang P-P et al AIP Advances 7 025115 (2017)
  7. Kanel’ G I, Savinykh A S et al High Temp 55 365 (2017)
  8. Sun H Y, Kang D et al Matter and Radiation at Extremes 2 287 (2017)
  9. Cao Q -L, Wang P -P J. Geophys. Res. Solid Earth 122 3351 (2017)
  10. Singh Ya (AIP Conference Proceedings) Vol. 1728 (2016) p. 020693
  11. Norman G E, Saitov I M J. Phys.: Conf. Ser. 774 012015 (2016)
  12. Zhu T Journal of Asian Earth Sciences 132 103 (2016)
  13. Boehler R, Ross M Treatise on Geophysics (2015) p. 573
  14. Mohazzabi P, Skalbeck J D International Journal of Geophysics 2015 1 (2015)
  15. Norman G E, Saitov I M, Stegailov V V Contrib. Plasma Phys. 55 215 (2015)
  16. 汪 盼 CMP 04 134 (2015)
  17. Belashchenko D K Geochem. Int. 52 456 (2014)
  18. Cao Q-L, Wang P-P et al The Journal of Chemical Physics 140 114505 (2014)
  19. Belashchenko D K Phys.-Usp. 56 1176 (2013)
  20. Pikin S A Crystallogr. Rep. 58 308 (2013)
  21. Fomin Yu D, Brazhkin V V, Ryzhov V N Phys. Rev. E 86 (1) (2012)
  22. Pikin S A Crystallogr. Rep. 57 393 (2012)
  23. Cormier V F, Attanayake Ja, He K Physics of the Earth and Planetary Interiors 188 163 (2011)
  24. Fragiadakis D, Roland C M Phys. Rev. E 83 (3) (2011)
  25. Pikin S A, Gorkunov M V, Kondratov A V Crystallogr. Rep. 55 638 (2010)
  26. Cormier V F 179 374 (2009)
  27. Starikov S V, Stegailov V V Phys. Rev. B 80 (22) (2009)
  28. Pikin S A Jetp Lett. 89 642 (2009)
  29. Yi-Lei L, Fu-Sheng L et al Chinese Phys. Lett. 26 038301 (2009)
  30. Smylie D E, Brazhkin V V, Palmer A Uspekhi Fizicheskikh Nauk 179 91 (2009) [Smylie D E, Brazhkin V V, Palmer A Phys.-Usp. 52 79 (2009)]
  31. SUN He-Ping, CUI Xiao-Ming et al Chinese J. Geophys. 52 311 (2009)
  32. Burmin V Yu Dokl. Earth Sc. 419 316 (2008)
  33. Brazhkin V V J. Phys.: Condens. Matter 20 244102 (2008)
  34. Ojovan M I Advances in Condensed Matter Physics 2008 1 (2008)
  35. Belashchenko D K, Kravchunovskaya N E, Ostrovski O I Inorg Mater 44 248 (2008)
  36. Belashchenko D K, Kuskov O L, Ostrovski O I Inorg Mater 43 998 (2007)
  37. Brazhkin V V, Funakoshi K et al Phys. Rev. Lett. 99 (24) (2007)
  38. Brazhkin V V, Lyapin A G et al J. Phys.: Condens. Matter 19 246104 (2007)
  39. Boehler R, Ross M Treatise on Geophysics (2007) p. 527
  40. Tribology and Interface Engineering Series Vol. High-Pressure Rheology for Quantitative Elastohydrodynamics54 (2007) p. 183
  41. Belashchenko D K Russ. J. Phys. Chem. 80 758 (2006)
  42. Bair S, Gordon P Solid Mechanics and Its Applications Vol. IUTAM Symposium on Elastohydrodynamics and Micro-elastohydrodynamics134 Chapter 2 (2006) p. 23
  43. Errandonea D Physica B: Condensed Matter 357 356 (2005)
  44. Ross M, Yang L H, Boehler R Phys. Rev. B 70 (18) (2004)
  45. Shen G, Rivers M L et al Physics of the Earth and Planetary Interiors 143-144 481 (2004)
  46. Mineev V N, Funtikov A I Uspekhi Fizicheskikh Nauk 174 727 (2004)
  47. Shen G, Prakapenka V B et al Phys. Rev. Lett. 92 (18) (2004)
  48. Errandonea D, Somayazulu M et al J. Phys.: Condens. Matter 15 7635 (2003)
  49. Zharov V E, Pasynok S L International Association of Geodesy Symposia Vol. Vistas for Geodesy in the New Millennium125 Chapter 75 (2002) p. 451
  50. Skripov V P, Faizullin M Z Dokl. Phys. 46 403 (2001)
  51. Zharov V E, Pasynok S L Astron. Rep. 45 908 (2001)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение