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 (718 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2000v043n05ABEH000682
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 (56) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Norman G E, Saitov I M Phys.-Usp. 64 1094 (2022)
  2. Dmitriev A N, Pakharukov Yu V Izvestiâ vysših učebnyh zavedenij. Neftʹ i gaz (2) 39 (2021)
  3. İBRAHİMOĞLU Beycan, YİLMAZOGLU Zeki et al (2021)
  4. Norman H E, Saitov I M Успехи физических наук 191 1153 (2021)
  5. Kontorovich V M Low Temperature Physics 47 596 (2021)
  6. Schmelzer J W P, Tropin T V Thermochimica Acta 677 42 (2019)
  7. Bair S High Pressure Rheology for Quantitative Elastohydrodynamics (2019) p. 259
  8. Menshikova S G, Shirinkina I G et al Journal of Crystal Growth 525 125206 (2019)
  9. Cao Q-L, Tu F et al J. Appl. Phys. 126 105108 (2019)
  10. Savinykh A S, Garkushin G V et al High Temp 56 685 (2018)
  11. Sun H Y, Kang D et al Matter and Radiation at Extremes 2 287 (2017)
  12. Cao Q -L, Wang P -P J. Geophys. Res. Solid Earth 122 3351 (2017)
  13. Kanel’ G I, Savinykh A S et al High Temp 55 365 (2017)
  14. Cao Q-L, Wang P-P et al AIP Advances 7 025115 (2017)
  15. Singh Ya (AIP Conference Proceedings) Vol. 1728 (2016) p. 020693
  16. Norman G E, Saitov I M J. Phys.: Conf. Ser. 774 012015 (2016)
  17. Zhu T Journal of Asian Earth Sciences 132 103 (2016)
  18. Boehler R, Ross M Treatise on Geophysics (2015) p. 573
  19. Mohazzabi P, Skalbeck J D International Journal of Geophysics 2015 1 (2015)
  20. 汪 盼 CMP 04 134 (2015)
  21. Norman G E, Saitov I M, Stegailov V V Contrib. Plasma Phys. 55 215 (2015)
  22. Belashchenko D K Geochem. Int. 52 456 (2014)
  23. Cao Q-L, Wang P-P et al The Journal of Chemical Physics 140 114505 (2014)
  24. Belashchenko D K Phys.-Usp. 56 1176 (2013)
  25. Pikin S A Crystallogr. Rep. 58 308 (2013)
  26. Fomin Yu D, Brazhkin V V, Ryzhov V N Phys. Rev. E 86 (1) (2012)
  27. Pikin S A Crystallogr. Rep. 57 393 (2012)
  28. Fragiadakis D, Roland C M Phys. Rev. E 83 (3) (2011)
  29. Cormier V F, Attanayake Ja, He K Physics of the Earth and Planetary Interiors 188 163 (2011)
  30. Pikin S A, Gorkunov M V, Kondratov A V Crystallogr. Rep. 55 638 (2010)
  31. Starikov S V, Stegailov V V Phys. Rev. B 80 (22) (2009)
  32. 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)]
  33. Pikin S A Jetp Lett. 89 642 (2009)
  34. Cormier V F 179 374 (2009)
  35. Yi-Lei L, Fu-Sheng L et al Chinese Phys. Lett. 26 038301 (2009)
  36. SUN He-Ping, CUI Xiao-Ming et al Chinese J. Geophys. 52 311 (2009)
  37. Belashchenko D K, Kravchunovskaya N E, Ostrovski O I Inorg Mater 44 248 (2008)
  38. Brazhkin V V J. Phys.: Condens. Matter 20 244102 (2008)
  39. Burmin V Yu Dokl. Earth Sc. 419 316 (2008)
  40. Ojovan M I Advances in Condensed Matter Physics 2008 1 (2008)
  41. Brazhkin V V, Funakoshi K et al Phys. Rev. Lett. 99 (24) (2007)
  42. Brazhkin V V, Lyapin A G et al J. Phys.: Condens. Matter 19 246104 (2007)
  43. Boehler R, Ross M Treatise on Geophysics (2007) p. 527
  44. Tribology and Interface Engineering Series Vol. High-Pressure Rheology for Quantitative ElastohydrodynamicsChapter 9 The glass transition and related transitions in liquids under pressure54 (2007) p. 183
  45. Belashchenko D K, Kuskov O L, Ostrovski O I Inorg Mater 43 998 (2007)
  46. Belashchenko D K Russ. J. Phys. Chem. 80 758 (2006)
  47. Bair S, Gordon P Solid Mechanics and Its Applications Vol. IUTAM Symposium on Elastohydrodynamics and Micro-elastohydrodynamicsRheological Challenges and Opportunities for EHL134 Chapter 2 (2006) p. 23
  48. Errandonea D Physica B: Condensed Matter 357 356 (2005)
  49. Ross M, Yang L H, Boehler R Phys. Rev. B 70 (18) (2004)
  50. Shen G, Rivers M L et al Physics of the Earth and Planetary Interiors 143-144 481 (2004)
  51. Mineev V N, Funtikov A I Uspekhi Fizicheskikh Nauk 174 727 (2004)
  52. Shen G, Prakapenka V B et al Phys. Rev. Lett. 92 (18) (2004)
  53. Errandonea D, Somayazulu M et al J. Phys.: Condens. Matter 15 7635 (2003)
  54. Zharov V E, Pasynok S L International Association of Geodesy Symposia Vol. Vistas for Geodesy in the New MillenniumImprovement of the Earth nutation theory by taking into account the atmosphere and viscosity of the liquid core125 Chapter 75 (2002) p. 451
  55. Skripov V P, Faizullin M Z Dokl. Phys. 46 403 (2001)
  56. Zharov V E, Pasynok S L Astron. Rep. 45 908 (2001)

© Успехи физических наук, 1918–2022
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение