Magnetohydrodynamics and the Earth's Core

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出版者:CRC
作者:Paul Roberts
出品人:
页数:464
译者:
出版时间:2002-11-28
价格:USD 119.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780415272223
丛书系列:
图书标签:
  • Magnetohydrodynamics
  • Earth's Core
  • Geophysics
  • Planetary Science
  • Fluid Dynamics
  • Electromagnetism
  • Geomagnetism
  • Numerical Modeling
  • Physics of Earth's Interior
  • Core Dynamics
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具体描述

Paul Roberts' research contributions are remarkable in their diversity, depth and international appeal. Papers from the Paul Roberts' Anniversary meeting at the University of Exeter are presented in this volume. Topics include geomagnetism and dynamos, fluid mechanics and MHD, superfluidity, mixed phase regions, mean field electrodynamics and the Earth's inner core. An incisive commentary of the papers puts the work of Paul Roberts into historical context. Magnetohydrodynamics and the Earth's Core provides a valuable source of reference for graduates and researchers working in this area of geoscience.</P>

好的,这是一本关于地球深部物理过程的虚构著作的详细简介,内容完全不涉及磁流体力学或地核: 《深层地幔的相变、岩浆作用与动力学》 作者: 艾莉森·范德堡 教授 出版社: 普罗米修斯地球科学出版社 内容梗概 《深层地幔的相变、岩浆作用与动力学》是一部全面而深入探讨地球内部固体物质行为的权威专著。本书聚焦于地幔——地球体积最大、对地表过程影响最为深远的圈层——其内部物质如何在高压、高温环境下表现出复杂的物理和化学性质。本书摒弃了对地核的关注,而是将全部篇幅用于剖析地幔,尤其是下地幔和超低速带(ULVZ)的微观结构演化、岩石圈的形成与消亡,以及这些过程如何驱动地表板块构造的长期演变。 本书的结构严谨,分为四个主要部分,层层递进地揭示了地球深部物质的秘密: --- 第一部分:高压晶体结构与矿物物理学基础 (The Physics of High-Pressure Mineralogy) 本部分是理解地幔动力学的基石。我们从现代高压实验技术(包括金刚石砧座设备和同步辐射光源)的最新进展入手,详细阐述了构成地幔的主要硅酸盐矿物在高压下的晶体结构转变。 关键章节详述: 1. 橄榄石-尖晶石-钙钛矿相变边界的精确测定: 本章详细分析了地幔最主要的成分——镁铁硅酸盐在410公里和660公里深度所经历的相变,及其对地震波速横向和纵向变化的影响。讨论了水合作用如何微调这些相变压力,以及这些变化如何解释地震波速度的“平坦层”。 2. 布里奇曼石和铁方石相的稳定性: 针对下地幔的主要矿物相,我们考察了其在1000公里以上深度(约25 GPa以上)的晶格动力学。重点探讨了在高压下,这些矿物如何通过点缺陷和位错机制来适应应力,这直接关联到地幔的粘滞性。 3. 矿物对流变学的多尺度模型: 整合了从原子尺度的扩散蠕变到宏观尺度的晶界滑移模型。本书提出了一种新的非线性粘滞率模型,该模型显著改进了对地幔转换带附近低速异常区流变学行为的模拟精度。 --- 第二部分:地幔物质的熔融、岩浆作用与热化学异质性 (Melting, Magmatism, and Thermochemical Heterogeneities) 地球深部的异质性是造成地表火山活动和热点羽流的关键驱动力。本部分深入研究了地幔内部的局部熔融现象及其对物质循环的影响。 关键章节详述: 1. 地幔楔部和俯冲带的脱水熔融机制: 详细分析了俯冲板块携带的水分如何进入上地幔楔部,导致地幔楔部流体过饱和并发生过熔融,从而引发岛弧火山岩浆的形成。本书通过同位素地球化学数据,重建了俯冲带岩浆的源区特征。 2. 超低速带(ULVZ)的物质成分与热状态: 对超低速带的解释,本书坚定地支持“化学热力学”而非纯粹的温度效应模型。通过对新生洋壳物质在深部地幔中的滞留和分异过程的模拟,解释了这些物质团块的密度异常和低速特性。特别关注了这些物质团块在上升过程中熔融的潜能。 3. 地幔柱的形成与上升动力学: 研究了来自深部地幔的物质团块如何通过浮力驱动向上运动。通过三维热力学模型,我们追踪了这些羽流在穿越660公里障碍时的形态变化,以及它们如何影响地表的岩石圈伸展和裂谷的形成。 --- 第三部分:深部地幔对流与板块构造的耦合 (Mantle Convection and the Coupling to Plate Tectonics) 地幔对流是驱动板块运动的“引擎”。本部分关注深部物质的宏观运动如何影响我们所观测到的地表构造活动。 关键章节详述: 1. 地幔对流的模式与时间尺度: 区分了“全地幔对流”与“分层对流”的证据,并讨论了地幔转换带(410-660 km)对热量和物质垂直输运的阻碍效应。通过辐射地球化学(如钌-锇同位素)数据,估算了不同对流模式的实际时间尺度。 2. 岩石圈的生成与拆沉过程: 探讨了俯冲的冷洋壳如何向下延伸至地幔深处,以及其最终命运——是稳定地停滞在660公里处,还是继续向更深处渗透。本书引入了“粘滞力差模型”来量化冷板片在转换带处的抵抗力与向下驱动力之间的平衡。 3. 地表热流与地幔动力学的反馈机制: 分析了深部热点活动如何通过地幔柱的上升加热并削弱特定区域的岩石圈,从而导致超大陆裂解和大规模火山事件(如大火成岩省的形成)。 --- 第四部分:实验技术与未来前沿展望 (Experimental Frontiers and Future Outlook) 最后一部分着眼于当前研究的局限性,并展望了未来十年地幔科学的研究方向。 关键章节详述: 1. 原位观测的挑战与进展: 讨论了超高压、超高温条件下,如何使用X射线吸收谱和拉曼散射技术对地幔矿物进行原位结构和动力学研究的最新突破。 2. 深部地幔的水循环与“水圈”的重新定义: 探讨了水(以羟基形式)在地幔矿物晶格中的溶解度极限,以及如果深部地幔存在一个巨大的“水库”,它将如何改变整个地幔的粘滞性和熔点。 3. 跨尺度模拟的集成: 介绍如何将量子力学计算(DFT)的结果与数百万年的宏观地幔对流模拟相结合,以创建更精确的、自洽的地球内部演化模型。 总结: 《深层地幔的相变、岩浆作用与动力学》不仅是地球物理学家和地球化学家的重要参考书,也是深层地质过程研究领域中,对固体地球内部复杂性进行系统性阐释的里程碑式著作。它为理解我们所居住的行星如何通过内部热力学引擎驱动表面演化的基本问题,提供了坚实的理论和实验基础。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和图示设计,也值得称赞。在处理涉及三维运动和矢量场的复杂概念时,清晰的图表是至关重要的。这本著作在这方面做得非常出色,那些精心绘制的剖面图和流线图,极大地帮助读者理解那些在二维平面上难以描绘的复杂物理现象。我尤其喜欢其中对于液态外核对流模式的多种可视化呈现方式,每一种图示都从不同的角度揭示了同一物理过程的不同侧面。这种细致入微的视觉辅助,让原本枯燥的理论推导过程变得生动起来。有时候,一张高质量的图胜过千言万语的文字描述,这本书深谙此道。可以说,它是理论深度与视觉表达完美结合的典范之作,保证了阅读体验的顺畅和信息接收的有效性。

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读完这部作品后,我感觉自己对地球的内部运作有了一种全新的敬畏感。它深刻地揭示了地球不仅仅是一个岩石球体,而是一个巨大、自持的、充满活力的热力学引擎。作者对能量守恒和热驱动过程的论述极为透彻,将外核的对流视为地球生命周期中一个持续、核心的驱动力。书中关于地核与地幔之间热交换的探讨,也为理解地球表面构造活动的长期趋势提供了新的思路。这种跨尺度的连接——从深层液态核心到地表磁场保护,再到岩石圈的动力学——构建了一个完整而迷人的地球系统模型。它提醒我们,地球的每一个看似孤立的现象,都可能根植于其深处某个我们无法直接触及的物理过程。总而言之,这是一部既能满足专家深度需求,又能启发普通读者好奇心的重量级著作。

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当我翻开这本书时,原本以为会遇到一堆晦涩难懂的公式和抽象的概念,但出乎意料的是,作者在叙事上的流畅度和对概念引入的巧妙设计,极大地降低了阅读门槛。特别是对“磁场扩散”和“磁流体动力学不稳定性”的讲解,用了很多非常形象的比喻,仿佛不是在阅读一本专业教科书,而是在听一位经验丰富的地质学家娓娓道来地球的“心跳”。这本书的结构安排非常合理,从宏观的地球结构入手,逐步深入到微观的物质性质和动力学过程,层层递进,丝毫没有感到任何跳跃或突兀。它成功地平衡了理论的深度与可读性之间的关系,使得非专业背景的读者也能从中窥见地球科学的迷人之处。我特别欣赏作者在引用前人研究成果时的谦逊和精准,既尊重了历史的积累,又清晰地标明了当前研究的前沿和挑战所在。

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这本关于地磁学和地球内部物理学的著作,确实让人眼前一亮。作者在探讨地球磁场起源这个宏大课题时,展现出扎实的理论功底和严谨的学术态度。书中对流体力学和电磁学原理的结合运用,尤其是在描述地核内部液态铁镍合金的运动机制时,描绘了一幅既复杂又充满逻辑性的动态图景。我印象最深的是关于科里奥利力和磁场反馈机制的章节,作者没有仅仅停留在数学模型的推演上,而是深入浅出地解释了这些物理现象如何共同作用,维持了地球磁场长达数十亿年的稳定性。对于那些希望深入理解地球发电机理论的读者来说,这本书提供了一个极佳的视角,它不仅仅是知识的堆砌,更像是一场思维的探险,引导我们去思考那些看不见的、深埋于地心之下的能量转换过程。阅读过程中,我多次停下来,试图在脑海中构建出那些高速流动的导电流体,以及它们如何裁剪和重塑磁力线的图像,这种思考的深度和广度,是很多同类书籍难以企及的。

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这本书的价值,在于它为我们提供了一个审视地球深层结构和演化的全新框架。它不仅仅罗列了已知的观测数据和理论模型,更重要的是,它激发了读者对未解之谜的探索欲。例如,书中对地球磁极漂移速率变化的分析,结合了最新的地球物理观测数据,提出了几个富有洞察力的假说。这些假说并非板上钉钉的结论,而是基于现有证据的最佳推测,这恰恰体现了科学研究的本质——在不确定性中寻求最优解释。对于科研工作者来说,这本书无疑是一份极好的参考资料,因为它对当前地核动力学研究中的几个关键争议点进行了梳理和批判性讨论。即便只是作为一本知识普及读物,它也远超一般水平,因为它鼓励读者去质疑,去探究模型背后的物理真实性,而非盲目接受既定结论。

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