RUS  ENG ЖУРНАЛЫ   ПЕРСОНАЛИИ   ОРГАНИЗАЦИИ   КОНФЕРЕНЦИИ   СЕМИНАРЫ   ВИДЕОТЕКА   ПАКЕТ AMSBIB
Общая информация
Последний выпуск
Скоро в журнале
Архив
Импакт-фактор
Подписка
Правила для авторов
Загрузить рукопись

Поиск публикаций
Поиск ссылок

RSS
Последний выпуск
Текущие выпуски
Архивные выпуски
Что такое RSS



УФН:
Год:
Том:
Выпуск:
Страница:
Найти






Персональный вход:
Логин:
Пароль:
Запомнить пароль
Войти
Забыли пароль?
Регистрация


УФН, 2000, том 170, номер 5, страницы 535–551 (Mi ufn1756)  

Эта публикация цитируется в 53 научных статьях (всего в 53 статьях)

ОБЗОРЫ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ

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

В. В. Бражкин, А. Г. Ляпин

Институт физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН

Аннотация: 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.

DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.0170.200005c.0535

Полный текст: PDF файл (3895 kB)
Полный текст: http://www.ufn.ru/ru/articles/2000/5/c/
Список литературы: PDF файл   HTML файл

Англоязычная версия:
Physics–Uspekhi, 2000, 43:5, 493–508

Реферативные базы данных:

Тип публикации: Статья
PACS: 61.25.Mv, 61.43.-j, 62.50.+p, 66.20.+d, 91.35.Ed
Поступила: 10 ноября 1999 г.

Образец цитирования: В. В. Бражкин, А. Г. Ляпин, “Универсальный рост вязкости металлических расплавов в мегабарном диапазоне давлений: стеклообразное состояние внутреннего ядра Земли”, УФН, 170:5 (2000), 535–551; Phys. Usp., 43:5 (2000), 493–508

Образцы ссылок на эту страницу:
  • http://mi.mathnet.ru/ufn1756
  • http://mi.mathnet.ru/rus/ufn/v170/i5/p535

    ОТПРАВИТЬ: VKontakte.ru FaceBook Twitter Mail.ru Livejournal Memori.ru


    Citing articles on Google Scholar: Russian citations, English citations
    Related articles on Google Scholar: Russian articles, English articles

    Эта публикация цитируется в следующих статьяx:
    1. Zharov V., Pasynok S., “Theory of Nutation of a Nonrigid Earth”, Astron. Rep., 45:11 (2001), 908–921  crossref  adsnasa  isi  scopus
    2. Skripov V., Faizullin M., “Viscosity of Liquids in the Melting Line and in the Supercooled State”, Dokl. Phys., 46:6 (2001), 403–406  crossref  adsnasa  isi  scopus
    3. Hemley R., Mao H., “In Situ Studies of Iron Under Pressure: New Windows on the Earth's Core”, Int. Geol. Rev., 43:1 (2001), 1–30  isi
    4. Faizullin M., Skripov V., “The Behavior of the Viscosity of Liquids on the Line of Equilibrium with the Crystalline Phase”, High Temp., 40:3 (2002), 364–368  mathnet  crossref  isi  scopus
    5. Zharov V., Pasynok S., “Improvement of the Earth Nutation Theory by Taking Into Account the Atmosphere and Viscosity of the Liquid Core”, Vistas for Geodesy in the New Millennium, International Association of Geodesy Symposia, 125, eds. Adam J., Schwarz K., Springer-Verlag Berlin, 2002, 451–456  crossref  isi
    6. Errandonea D., Somayazulu M., Hausermann D., Mao H., “Melting of Tantalum at High Pressure Determined by Angle Dispersive X-Ray Diffraction in a Double-Sided Laser-Heated Diamond-Anvil Cell”, J. Phys.-Condes. Matter, 15:45 (2003), 7635–7649  crossref  adsnasa  isi  scopus
    7. Guoyin Shen, Vitali B. Prakapenka, Mark L. Rivers, Stephen R. Sutton, “Structural investigation of amorphous materials at high pressures using the diamond anvil cell”, Rev Sci Instrum, 74:6 (2003), 3021  crossref  isi  scopus
    8. В. Н. Минеев, А. И. Фунтиков, “Об измерении вязкости расплавов металлов при высоких давлениях и расчетах вязкости применительно к ядру Земли”, УФН, 174:7 (2004), 727–742  mathnet  crossref  adsnasa; V. N. Mineev, A. I. Funtikov, “Viscosity measurements on metal melts at high pressure and viscosity calculations for the Earth's core”, Phys. Usp., 47:7 (2004), 671–686  crossref  isi
    9. Ross M., Yang L., Boehler R., “Melting of Aluminum, Molybdenum, and the Light Actinides”, Phys. Rev. B, 70:18 (2004), 184112  crossref  adsnasa  isi  scopus
    10. Shen G., Rivers M., Sutton S., Sata N., Prakapenka V., Oxley J., Suslick K., “The Structure of Amorphous Iron at High Pressures to 67 Gpa Measured in a Diamond Anvil Cell”, Phys. Earth Planet. Inter., 143 (2004), 481–495  crossref  adsnasa  isi  scopus
    11. Shen G., Prakapenka V., Rivers M., Sutton S., “Structure of Liquid Iron at Pressures Up to 58 Gpa”, Phys. Rev. Lett., 92:18 (2004), 185701  crossref  adsnasa  isi  scopus
    12. Mineev V., Funtikov A., “Viscosity Measurements in Liquid Iron and Iron Sulfides at High Pressures and the Calculation of the Earth's Core Viscosity”, Izv.-Phys. Solid Earth, 41:7 (2005), 539–554  isi  elib
    13. Errandonea D., “Improving the Understanding of the Melting Behaviour of Mo, Ta, and W at Extreme Pressures”, Physica B, 357:3-4 (2005), 356–364  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    14. Hemley R., Mao H., Struzhkin V., “Synchrotron Radiation and High Pressure: New Light on Materials Under Extreme Conditions”, J. Synchrot. Radiat., 12:Part 2 (2005), 135–154  crossref  isi  elib  scopus
    15. Belashchenko D.K., “Embedded Atom Model for Liquid Metals: Liquid Iron”, Russ. J. Phys. Chem., 80:5 (2006), 758–768  crossref  isi  elib  scopus
    16. Bair S., Gordon P., “Rheological Challenges and Opportunities for Ehl”, Iutam Symposium on Elastohydrodynamics and Micro-Elastohydrodynamics, Solid Mechanics and its Applications, 134, eds. Snidle R., Evans H., Springer, 2006, 23–43  crossref  isi  scopus
    17. Brazhkin V.V., Lyapin A.G., Popova S.V., Katayama Y., Saitoh H., Utsumi W., “Molecular-Network-Ionic Structure Transitions in Liquid Alcl3 and Zncl2 Halogenides Under Pressure”, J. Phys.-Condes. Matter, 19:24 (2007), 246104  crossref  adsnasa  isi  scopus
    18. Brazhkin V.V., Funakoshi K., Kanzaki M., Katayama Y., “Nonviscous Metallic Liquid Se”, Phys. Rev. Lett., 99:24 (2007), 245901  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    19. Belashchenko D.K., Kuskov O.L., Ostrovski O.I., “Application of the Embedded-Atom Method to Liquid FE-S Solutions”, Inorg. Mater., 43:9 (2007), 998–1009  crossref  isi  elib  scopus
    20. Burmin V.Yu., “Viscosity of the Earth's Core Based on Seismic Data”, Dokl. Earth Sci., 419:1 (2008), 316–319  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    21. Belashchenko D.K., Kravchunovskaya N.E., Ostrovski O.I., “Properties of Iron Under Earth's Core Conditions: Molecular Dynamics Simulation with an Embedded-Atom Method Potential”, Inorg. Mater., 44:3 (2008), 248–257  crossref  isi  elib
    22. Ojovan M.I., “Viscosity and Glass Transition in Amorphous Oxides”, Adv. Condens. Matter Phys., 2008, 817829  crossref  isi
    23. Brazhkin V.V., “Can High Pressure Experiments Shed Light on the Puzzles of Glass Transition? the Problem of Extrapolation”, J. Phys.-Condes. Matter, 20:24 (2008), 244102  crossref  adsnasa  isi  scopus
    24. Д. Е. Смайли, В. В. Бражкин, А. Палмер, “Прямые наблюдения вязкости внешнего ядра Земли и экстраполяция измерений вязкости жидкого железа”, УФН, 179:1 (2009), 91–105  mathnet  crossref  adsnasa; D. E. Smylie, V. V. Brazhkin, A. Palmer, “Direct observations of the viscosity of the outer core and extrapolation of measurements of the viscosity of liquid iron”, Phys. Usp., 52:1 (2009), 79–92  crossref  isi
    25. С. А. Пикин, “К вопросу о термодинамике отвердевания земного ядра”, Письма в ЖЭТФ, 89:12 (2009), 746–750  mathnet; JETP Letters, 89:12 (2009), 642–645  crossref  isi
    26. Starikov S.V., Stegailov V.V., “Atomistic Simulation of the Premelting of Iron and Aluminum: Implications for High-Pressure Melting-Curve Measurements”, Phys. Rev. B, 80:22 (2009), 220104  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    27. Sun He-Ping, Cui Xiao-Ming, Xu Jian-Qiao, Ducarme B., Liu Ming-Bo, Zhou Jiang-Cun, “Preliminary Application of Superconductive Gravity Technique on the Investigation of Viscosity at Core-Mantle Boundary”, Chinese J. Geophys.-Chinese Ed., 52:3 (2009), 637–645  isi
    28. Li Yi-Lei, Liu Fu-Sheng, Zhang Ming-Jian, Ma Xiao-Juan, Li Ying-Lei, Zhang Ji-Chun, “Measurement on Effective Shear Viscosity Coefficient of Iron Under Shock Compression at 100 Gpa”, Chin. Phys. Lett., 26:3 (2009), 038301  crossref  adsnasa  isi  scopus
    29. Cormier V.F., “A Glassy Lowermost Outer Core”, Geophys. J. Int., 179:1 (2009), 374–380  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    30. He-Ping SUN, Xiao-Ming CUI, Jian-Qiao XU, B. DUCARME, Ming-Bo LIU, “Preliminary Application of Superconductive Gravity Technique on the Investigation of Viscosity at Core-Mantle Boundary”, Chinese J. Geophys, 52:2 (2009), 311  crossref
    31. Pikin S.A., Gorkunov M.V., Kondratov A.V., “On the Role of Fluctuations at the Boundary of Earth's Solid Core”, Crystallogr. Rep., 55:4 (2010), 638–645  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    32. Cormier V.F., Attanayake J., He K., “Inner Core Freezing and Melting: Constraints From Seismic Body Waves”, Phys. Earth Planet. Inter., 188:3-4, SI (2011), 163–172  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    33. Fragiadakis D., Roland C.M., “Connection Between Dynamics and Thermodynamics of Liquids on the Melting Line”, Phys. Rev. E, 83:3, Part 1 (2011), 031504  crossref  mathscinet  adsnasa  isi  elib  scopus
    34. Fomin Yu.D., Brazhkin V.V., Ryzhov V.N., “Isoviscosity Lines and the Liquid-Glass Transition in Simple Liquids”, Phys. Rev. E, 86:1, Part 1 (2012), 011503  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    35. Pikin S.A., “On the Inhomogeneity of the Transition Surface Layer of the Solid Core of the Earth”, Crystallogr. Rep., 57:3 (2012), 393–399  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    36. Пикин С.А., “О неоднородности переходного поверхностного слоя твердого ядра земли”, Кристаллография, 57:3 (2012), 448–448  elib
    37. Пикин С.А., “О роли пористой оболочки твердого ядра земли в аномальном выносе тепла и массы к мантии”, Кристаллография, 58:2 (2013), 289–289  crossref  elib
    38. S. A. Pikin, “On the role of the porous shell of the solid core of the earth in the anomalous heat and mass flow to the mantle”, Crystallogr. Rep, 58:2 (2013), 308  crossref  adsnasa  isi  elib  scopus
    39. Д. К. Белащенко, “Компьютерное моделирование жидких металлов”, УФН, 183:12 (2013), 1281–1322  mathnet  crossref  adsnasa  elib; D. K. Belashchenko, “Computer simulation of liquid metals”, Phys. Usp., 56:12 (2013), 1176–1216  crossref  isi
    40. Qi-Long Cao, Pan-Pan Wang, Duo-Hui Huang, Jun-Sheng Yang, Ming-Jie Wan, “Transport coefficients and entropy-scaling law in liquid iron up to Earth-core pressures”, J. Chem. Phys, 140:11 (2014), 114505  crossref  adsnasa  isi  scopus
    41. D. K. Belashchenko, “Estimation of the thermodynamic characteristics of the earth’s core using the embedded atom model”, Geochem. Int, 52:6 (2014), 456  crossref  isi  elib  scopus
    42. G. E. Norman, I. M. Saitov, V. V. Stegailov, “Plasma-Plasma and Liquid-Liquid First-Order Phase Transitions”, Contrib. Plasma Phys, 2014, n/a  crossref  isi  scopus
    43. Qi-Long Cao, Ju-Xiang Shao, Pan-Pan Wang, Fan-Hou Wang, “Entropy-scaling laws for diffusion coefficients in liquid metals under high pressures”, J. Appl. Phys, 117:13 (2015), 135903  crossref  isi
    44. Pirooz Mohazzabi, J.D.. Skalbeck, “Superrotation of Earth’s Inner Core, Extraterrestrial Impacts, and the Effective Viscosity of Outer Core”, International Journal of Geophysics, 2015 (2015), 1  crossref  isi  scopus
    45. Zhu T., “Lithospheric stress and uppermantle dynamics in mainland China due to mantle flow based on combination of global- and regional-scale seismic tomography”, J. Asian Earth Sci., 132 (2016), 103–117  crossref  isi  scopus
    46. Singh Ya., “Low temperature electrical conductivity measurements under high pressure up to 10GPa”, INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONDENSED MATTER AND APPLIED PHYSICS (ICC 2015): Proceeding of International Conference on Condensed Matter and Applied Physics (Bikaner, India, 30–31 October 2015), AIP Conference Proceedings, 1728, eds. Shekhawat M., Bhardwaj S., Suthar B., Amer Inst Physics, 2016, 020693  crossref  isi  scopus
    47. Norman G.E. Saitov I.M., “Fluid-Fluid-Solid Triple Point on Melting Curves At High Temperatures”, Xxxi International Conference on Equations of State For Matter (Elbrus 2016), Journal of Physics Conference Series, 774, IOP Publishing Ltd, 2016, UNSP 012015  crossref  isi  scopus
    48. Г. И. Канель, А. С. Савиных, Г. В. Гаркушин, С. В. Разоренов, “Оценка вязкости глицерина по ширине слабой ударной волны”, ТВТ, 55:3 (2017), 380–385  mathnet  crossref  elib; G. I. Kanel', A. S. Savinykh, G. V. Garkushin, S. V. Razorenov, “Evaluation of glycerol viscosity through the width of a weak shock wave”, High Temperature, 55:3 (2017), 365–369  crossref  isi
    49. Cao Q.-L., Wang P.-P., Shao J.-X., Wang F.-H., “Entropy and transport properties of liquid metals along the melting curve”, AIP Adv., 7:2 (2017), 025115  crossref  isi  scopus
    50. Cao Q.-L., Wang P.-P., “Stokes-Einstein Relation in Liquid Iron-Nickel Alloy Up to 300Gpa”, J. Geophys. Res.-Solid Earth, 122:5 (2017), 3351–3363  crossref  isi  scopus
    51. Schmelzer J.W.P., Abyzov A.S., “Pressure Dependence of Viscosity: a New General Relation”, Interfacial Phenom. Heat Transf., 5:2, SI (2017), 107–112  crossref  isi
    52. Sun H.Y., Kang D., Hou Y., Dai J.Y., “Transport Properties of Warm and Hot Dense Iron From Orbital Free and Corrected Yukawa Potential Molecular Dynamics”, Matter Radiat. Extrem., 2:6 (2017), 287–295  crossref  isi  scopus
    53. Schmelzer J.W.P., Tropin T.V., “Kinetic Criteria of Vitrification and Pressure-Induced Glass Transition: Dependence on the Rate of Change of Pressure”, Thermochim. Acta, 677:SI (2019), 42–53  crossref  isi
  • Успехи физических наук Physics-Uspekhi
    Просмотров:
    Эта страница:183
    Полный текст:43
    Литература:21
    Первая стр.:1
     
    Обратная связь:
     Пользовательское соглашение  Регистрация  Логотипы © Математический институт им. В. А. Стеклова РАН, 2019