米粒組織是太陽光球?qū)由系囊环N日面結(jié)構(gòu)。呈多角形小顆粒形狀，得用天文望遠(yuǎn)鏡才能觀測到。米粒組織的溫度比米粒間區(qū)域的溫度約高300℃，因此，顯得比較明亮易見。雖說它們是小顆粒，實(shí)際的直徑也有1000公里~2000公里。
簡介
米粒組織上升到一定的高度時，很快就會變冷，并馬上沿著上升熱氣流之間的空隙處下降；壽命也非常短暫，來去匆匆，從產(chǎn)生到消失，幾乎比地球大氣層中的云消煙散還要快，平均壽命只有幾分鐘，此外，近年來發(fā)現(xiàn)的超米粒組織，壽命約為20小時。有趣的是，在老的米粒組織消逝的同時，新的米粒組織又在原來位置上很快地出現(xiàn)，這種連續(xù)現(xiàn)象就像我們?nèi)粘Ｋ姷降姆序v米粥上不斷地上下翻騰的熱氣泡。
釋義
太陽光球上明亮的顆粒狀結(jié)構(gòu)，是光球亮度分布不均勻性的表征。光球?qū)嶋H上是沸騰的對流層頂層，巨大的對流氣體元向上流動到太陽表面，并把多余的熱量輻射掉，然后分散為較冷的氣流從氣體元的周圍邊界向下流回對流層。因?yàn)樯仙臍怏w元中心較熱，下降的邊緣較冷(中心與邊緣的溫差至少達(dá)100度)，故在光球表面形成了中間亮四周暗的米粒狀組織。它的形成深度約400千米。米粒呈橢圓形，其角徑約1～3角秒，相當(dāng)于日面上700～2000千米。將米粒隔開的暗區(qū)寬度約290千米。米粒越大越亮，其亮度比周圍背景約亮10%～20%，相應(yīng)的溫度差約300K。整個光球表面的米粒數(shù)約4×106個。米粒的平均壽命約8分鐘，個別米粒可達(dá)16分鐘。
科學(xué)研究
太陽光球?qū)又袣怏w的對流引起的一種日面結(jié)構(gòu)，在高分辨率的太陽白光照片上呈現(xiàn)為米粒狀的明亮斑點(diǎn)，嵌在較暗的條紋中，因而稱米粒組織。它們在太陽光球?qū)由系膶?shí)際直徑往往達(dá)700～1,400公里，而將米粒隔開的暗條紋的實(shí)際寬度約為290公里。在高分辨率的白光照片上，有些地方還有一些比米粒組織大的暗區(qū)，它們比無半影的小黑子要亮，而壽命則較短，這是暫時尚未出現(xiàn)米粒的小區(qū)域。米粒組織的光譜表明，各個米粒有局部的多普勒頻移（見譜線位移）。由此可測出米粒的中心有每秒0.4公里的上升速度，并有每秒0.25公里的水平外流速度。光球實(shí)際是沸騰的太陽對流層的頂部，升到光球面上的對流元將多余的熱量通過輻射散布到米粒上空，因此而變冷的氣體就散開并沿米粒的外邊緣向下流回對流層。米粒的中心溫度比邊緣至少高100度。個別米粒的壽命可達(dá)15分鐘，用統(tǒng)計(jì)方法測出的平均壽命約為8分鐘。米粒的亮度隨高度而變化，各個米粒的亮度也不相同。常常可以看見一種壽命約為10分鐘的特別亮的爆發(fā)米粒，以每秒1.5～2.0公里的速度膨脹成環(huán)狀，然后破裂。
對流層
太陽米粒的圖像使我們想起了煮開水時的對流情景，被加熱的水向上升起，熱量在水的表面散向空中，然后四散開來,再從冷的邊界向下流回水底。太陽光球米粒也是這樣，米粒物質(zhì)在米粒底部受熱后向上升起，升到頂部把熱量通過輻射傳向上空，物質(zhì)本身冷卻，從米粒中心流向米粒邊界(流動從垂直向上變?yōu)樗?，再從米粒邊界改為垂直向下的流動，流回米粒組織的底部重新吸收熱量，如此反復(fù)。每次反復(fù)只重復(fù)同樣的物理過程，并不一定重復(fù)原來那個米粒的位置，大小和形狀。事實(shí)上，由于每個米粒的鄰居和底部受熱等環(huán)境會不斷有些變化，在這個米粒的位置產(chǎn)生的下一個米粒也必然不同于它的前身。一個米粒從出現(xiàn)到消失的時間就是它的壽命。圖4.42中的每個類似多邊形結(jié)構(gòu)的，常被稱為一個對流元胞或簡稱對流元，每個光球米粒就相當(dāng)于一個對流元。太陽光球?qū)樱谧铀诘膮^(qū)域外，處處是米粒組織，米粒的尺寸相對于太陽來說又是那么的小，所以太陽光球僅是太陽表面的一個薄對流層，在光球的下面存在著更厚的對流層，光球只是下面的對流層的薄頂層而已。
光球?qū)?/h2>
在光球上時常能看到特別亮的米粒，這些米粒像爆炸一樣，以1.5～2.0千米/秒的速度向外擴(kuò)展，形成一個圈狀物，直到破碎。整個過程大約10分鐘，叫做米粒爆發(fā)，很可能是一種過熱的現(xiàn)象。
在測量太陽光球上層氣體的流動時，發(fā)現(xiàn)日面上無黑子群的寧靜的地區(qū)存在著比光球米粒大許多倍的一塊塊區(qū)域，這些區(qū)域的中心部位有氣體以大約40米/秒的平均速度緩慢上升，然后從中心部位以400米/秒的平均速度水平地流向區(qū)域的四周邊緣，達(dá)到邊緣后再以平均約90米/秒的速度垂直向下運(yùn)動。這又使我們想到了對流運(yùn)動的現(xiàn)象，于是稱每個有這樣流動的區(qū)域?yàn)橐粋€超米粒。超米粒是太陽上的大的對流元，直徑約為～米，平均是～米，太陽的整個半球面上的寧靜部分一共大約有2500個超米粒。單個超米粒的壽命短的有幾小時，壽命長的可達(dá)幾十小時。
發(fā)生過程
對流過程產(chǎn)生米粒組織和超米粒組織，在太陽區(qū)還激發(fā)出波動和振蕩(也可能是受迫振蕩)，所有這些組織的運(yùn)動形式交織在一起，在太陽光球和大氣中繪出一幅非均勻而有組織的圖形，超米粒組織起著主宰的作用，它把日面分成一些大的區(qū)域。在超米粒組織中和超米粒組織之間布滿著小尺度的米粒組織和向外噴射的象針狀的氣體，叫做針狀體。通過觀測超米粒組織上升，水平和下沉運(yùn)動，就可以繪出它的位形及與其他各類型運(yùn)動之間的關(guān)系。這個圖是拍攝耀斑時得到的米粒組織、針狀體等太陽大氣的非均勻結(jié)構(gòu)照片，它表明，太陽大氣絕不象寧靜模型那樣理想，而是有結(jié)構(gòu)的。
因超米粒組織的尺度比較大，與它相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)可通過光球而延伸到色球中，選用某些吸收線(夫瑯和費(fèi)線)觀測，超米粒組織的邊界比較亮，被稱為光球網(wǎng)絡(luò)。在色球中，超米粒組織的邊界也對應(yīng)于溫度較高的區(qū)域，叫做色球網(wǎng)絡(luò)。超米粒組織的重要性還在于它和磁場有著密切的關(guān)系，如果不計(jì)太陽黑子磁場的貢獻(xiàn)，大約90%的光球磁場集中在超米粒的邊界，特別是三個超米粒相交的地方。
米粒組織的磁通量
這網(wǎng)絡(luò)磁場由許多強(qiáng)的磁通量管或磁結(jié)點(diǎn)組成，它們的磁場強(qiáng)度可以高達(dá)一千至兩千高斯，磁通量大約是詹姆斯·麥克斯韋(1個平方厘米截面通過1高斯的磁場的磁通量為1麥克斯韋)。所以，這些磁通量管的半徑大約是100公里，它們傾向分布在米粒組織之間。在超米粒元的內(nèi)部，也發(fā)現(xiàn)有磁場元，它們稱為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)場。這種場的磁極性可以是混和的，磁通量約為麥克斯韋，壽命約30分鐘。然而，世界上事情總是不那么簡單，自然界的變化有時復(fù)雜得難以捉摸。有人對超米粒邊界交匯點(diǎn)再進(jìn)行細(xì)致觀測時，發(fā)現(xiàn)了交匯處的強(qiáng)磁斑有分裂和移動現(xiàn)象。究竟是什么原因造成這一現(xiàn)象，因而給超米粒磁場和流動的觀測和研究提出新的任務(wù)。又例如要測量超米粒的壽命究竟有多長這樣簡單的問題。因?yàn)榈厍蛏铣ツ媳睒O區(qū)之外，其他地區(qū)的任何一個天文臺都不能連續(xù)對太陽作24小時的觀測，所以像這樣的簡單但有用的參量也很難測準(zhǔn)。20世紀(jì)80年代初期，美國特拉華大學(xué)的巴特爾研究所曾派人攜帶望遠(yuǎn)鏡去位于南極洲點(diǎn)的麥克馬爾多站，利用南極夏季日不落的機(jī)會測量超米粒壽命。20世紀(jì)90年代，我國北京天文臺與美國大熊湖天文臺的太陽工作者曾合作，利用這兩個天文臺分別位于東西兩半球的特點(diǎn)，像接力賽一樣，用望遠(yuǎn)鏡連續(xù)跟蹤同一太陽區(qū)域的超米粒組織，測得超米粒的壽命為70～90小時之長。
參考資料 >