米粒組織

得用天文望遠鏡才能觀測到。米粒組織的溫度比米粒間區域的溫度約高300℃，因此，顯得比較明亮易見。雖說它們是小顆粒，實際的直徑也有1000公里——2000公里,大的則可達3000多公里。明亮的米粒組織很可能是從對流層上升到光球的熱氣團，不隨時間變化且均勻分布，。

基本介紹

• 中文名：米粒組織
• 米粒組織：是太陽光球層上的一種日面結構
• 形狀：呈多角形小顆粒
• 運動方式：且呈現激烈的起伏運動

簡介

米粒組織上升到一定的高度時，很快就會變冷，並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，從產生到消失，幾乎比地球大氣層中的雲消煙散還要快，平均壽命只有幾分鐘，此外，近年來發現的超米粒組織，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，這種連續現象就像我們日常所見到的沸騰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構，是光球亮度分布不均勻性的表征。光球實際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，並把多餘的熱量輻射 掉，然後分散為較冷的氣流從氣體元的周圍邊界向下流回對流層。因為上升的氣體元中心較熱 ，下降的邊緣較冷( 中心與邊緣的溫差至少達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，相當於日面上700～2000千米 。將米粒隔開的暗區寬度約 290 千米。米粒越大越亮，其亮度比周圍背景約亮10%～20%，相應的溫度差約300K。整個光球表面的米粒數約4×106個。米粒的平均壽命約8分鐘，個別米粒可達16分鐘。

米粒組織

科學研究

太陽光球層中氣體的對流引起的一種日面結構，在高解析度的太陽白光照片上呈現為米粒狀的明亮斑點，嵌在較暗的條紋中，因而稱米粒組織。它們在太陽光球層上的實際直逕往往達700～1,400公里，而將米粒隔開的暗條紋的實際寬度約為 290公里。在高解析度的白光照片上，有些地方還有一些比米粒組織大的暗區，它們比無半影的小黑子要亮，而壽命則較短，這是暫時尚未出現米粒的小區域。米粒組織的光譜表明，各個米粒有局部的都卜勒頻移（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，並有每秒0.25公里的水平外流速度。光球實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餘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並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15分鐘,用統計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米粒，以每秒1.5～2.0公里的速度膨脹成環狀，然後破裂。

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，然後四散開來 ,再從冷的邊界向下流回水底。太陽光球米粒也是這樣，米粒物質在米粒底部受熱後向上升起，升到頂部把熱量通過輻射傳向上空，物質本身冷卻，從米粒中心流向米粒邊界 (流動從垂直向上變為水平)，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，如此反覆。每次反覆只重複同樣的物理過程，並不一定重複原來那個米粒的位置，大小和形狀。事實上，由於每個米粒的鄰居和底部受熱等環境會不斷有些變化，在這個米粒的位置產生的下一個米粒也必然不同於它的前身。一個米粒從出現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構的，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於一個對流元。太陽光球層，除黑子所在的區域外，處處是米粒組織，米粒的尺寸相對於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。

米粒組織

光球層

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，很可能是一種過熱的現象。

在測量太陽光球上層氣體的流動時，發現日面上無黑子群的寧靜的地區存在著比光球米粒大許多倍的一塊塊區域，這些區域的中心部位有氣體以大約 40米/秒的平均速度緩慢上升，然後從中心部位以 400米/秒的平均速度水平地流向區域的四周邊緣，達到邊緣後再以平均約 90米/秒的速度垂直向下運動。這又使我們想到了對流運動的現象，於是稱每個有這樣流動的區域為一個超米粒。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，壽命長的可達幾十小時。

發生過程

對流過程產生米粒組織和超米粒組織，在太陽區還激發出波動和振盪 (也可能是受迫振盪)，所有這些組織的運動形式交織在一起，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，水平和下沉運動，就可以繪出它的位形及與其他各類型運動之間的關係。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構照片，它表明，太陽大氣絕不象寧靜模型那樣理想，而是有結構的。

因超米粒組織的尺度比較大，與它相關聯的結構可通過光球而延伸到色球中，選用某些吸收線(夫琅和費線)觀測，超米粒組織的邊界比較亮，被稱為光球網路。在色球中，超米粒組織的邊界也對應於溫度較高的區域，叫做色球網路。超米粒組織的重要性還在於它和磁場有著密切的關係，如果不計太陽黑子磁場的貢獻，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

這網路磁場由許多強的磁通量管或磁結點組成，它們的磁場強度可以高達一千至兩千高斯，磁通量大約是麥克斯韋(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。在超米粒元的內部，也發現有磁場元，它們稱為內部網路場。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，自然界的變化有時複雜得難以捉摸。有人對超米粒邊界交匯點再進行細緻觀測時，發現了交匯處的強磁斑有分裂和移動現象。究竟是什麼原因造成這一現象，因而給超米粒磁場和流動的觀測和研究提出新的任務。又例如要測量超米粒的壽命究竟有多長這樣簡單的問題。因為地球上除去南北極區之外，其他地區的任何一個天文台都不能連續對太陽作 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。20世紀 80年代初期，美國德拉華大學的巴特爾研究所曾派人攜帶望遠鏡去位於南極點的麥克馬爾多站，利用南極夏季日不落的機會測量超米粒壽命。 20世紀90年代，我國北京天文台與美國大熊湖天文台的太陽工作者曾合作，利用這兩個天文台分別位於東西兩半球的特點，像接力賽一樣，用望遠鏡連續跟蹤同一太陽區域的超米粒組織，測得超米粒的壽命為 70～90小時之長。