（supergranulation）太陽光球大尺度水平運動所導致的流場結構。在顯示光球大尺度運動的高解析度的照片上可以清晰地看到有上千個比米粒組織大得多的超米粒元組成規則的蜂窩狀結構﹐因而得名。超米粒元通常簡稱為超米粒。光球米粒組織是光球亮度場不均勻性的表徵﹐超米粒組織則是光球速度場不均勻性的表徵。
基本介紹
- 中文名：超米粒組織
- 外文名：supergranulation
- 結構：蜂窩狀
- 別稱：超米粒
- 發現時間：1954年
- 發現者：哈特
- 平均壽命：約為24小時
- 實測直徑：30﹐000公里
- 形成原因：對流
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發現
超米粒組織是哈特在1954年發現的。她在測定太陽自轉速度時﹐發現光球上層存在一種大尺度水平方向的運動﹐1960年﹐萊頓以獨特的單色分光照相技術開始“拍攝”寧靜太陽光球的速度場﹐他和他的合作者對超米粒元的平均大小﹑壽命﹑水平速度等取得一系列重要研究結果﹐使得太陽光球上層水平運動的存在和意義真正為人們所了解。1970年﹐弗雷澤用多通道的太陽磁像儀對超米粒元進行了較全面的研究﹐特別在垂直速度以及超米粒組織，光球網路和色球網路之間的相關性等方面取得出色的成果。1973年天空實驗室發射成功﹐對超米粒的空間觀測也隨之開始。
詳細
相關數據
單個超米粒的實際直徑約為20﹐000～60﹐000公里。整個可見的寧靜太陽半球總是保持大約 2﹐500個超米粒﹐由此可以推算出超米粒的平均實際直徑約為35﹐000公里﹐實測結果約為30﹐000公里﹐這與從自相關分析得到的K線網路元的平均大小(約33﹐000公里)基本相符。超米粒的壽命短的是幾小時﹐一般為20～40小時﹐平均約24小時或更長﹐同K線網路元的平均壽命大致相當。
根據都卜勒頻移測量任何一個超米粒的氣體流動所獲得的樣式都是相同的。極區的和赤道區的超米粒之間也沒有顯著差異﹐在超米粒中心區域﹐氣體以每秒約0.04公里的平均速度緩慢地上浮﹐隨後便以每秒0.3～0.5公里的平均速度從中心區域向四周邊緣流去﹐到了邊緣才以每秒約0.09公里的平均速度下沉﹐這比中心區域上浮的平均速度大一倍。在超米粒中心區域和邊緣存在垂直速度證實超米粒是由對流引起的。對超米粒進行的磁場觀測表明﹕超米粒表面的縱向磁場強度約為2高斯﹐而在幾個超米粒邊緣的會合區域﹐縱向磁場的平均強度達50高斯左右﹐超米粒兩側邊緣各處的磁場極性可以不同﹐但總有一種極性占優勢。
觀測
一度把超米粒組織看作是單純的光球現象。但是觀測表明﹔超米粒組織與光球大尺度磁場﹑光球網路﹑色球網路的關係都很密切。這不僅表現在超米粒中心區域的氣體上升運動和邊緣處的氣體下降運動都至少滲透到色球下層(當然﹐相應的速度是下降了)﹐而且﹐根據多通道太陽磁像儀的觀測﹐下降氣流與磁斑﹑網路亮點之間存在著很好的對應關係。超米粒邊緣處的下降運動呈現為一束束孤立的﹑直徑約為 7﹐000～10﹐000公里的下降氣流﹐而超米粒邊緣的磁場其強度可高達100高斯)﹐二者在位置﹑大小﹑形態上有很好的對應關係﹐在數值上﹐即磁斑的磁場強度和下降氣流的速度也是線性相關的。不僅如此﹐磁斑和下降氣流同色球網路﹑光球網路的亮點(即溫度增高較大的區域)在位置﹑大小﹑形態上也有很好的對應關係。而且﹐磁斑的強度和下降氣流速度同亮點的亮度在數值上也是線性相關的。根據實測證明﹐在超米粒組織﹑光球大尺度磁場﹑光球網路﹑色球網路之間也同樣存在上述的密切對應關係。圖為多通道太陽磁像儀對一小塊寧靜太陽區域以24×24的掃描孔徑和0.25秒的累積時間進行掃描而取得的圖像﹐圖上的曲線是對20個超米粒取平均的結果﹐給出單個超米粒截面上的速度分布﹑光球縱向磁場分布以及同它對應的光球網路元﹑K線色球網路元的亮度分布。
現象解釋
上述的觀測事實曾經被解釋為﹕流體壓力大於磁壓力時﹐電漿運動決定了磁場結構﹐於是﹐超米粒中心區域向四周邊緣的水平運動將磁力線集中到邊緣處﹐而幾個超米粒邊緣相會合的區域便是電漿向下流動匯聚得最為急劇的地方﹐在此形成下降氣流﹐同時﹐這裡也是磁力線最為集中的地方﹐因而形成磁斑。密集的磁力線向上貫穿﹑伸延﹐所經過的光球﹑色球區域因磁場產生的過量加熱使局部溫度升高而成為網路亮點﹐於是出現光球網路和色球網路。磁力線進入色球後﹐由於氣體密度的急速下降﹐磁壓力 丫???魈逖沽Ιo於是磁力線發散﹐而磁場結構又確定了電漿的運動﹐因此隨著高度的逐漸增高﹐網路的粗糙程度也逐漸增大。這樣的理解描述出了一幅簡明的動力學圖像。然而﹐近來用磁像儀對超米粒邊緣進行觀測﹐所得結果對上述解釋的關鍵之處不利﹕在邊緣會合處﹐常見的是磁斑分裂並且其中的一部分以小於每秒1公里的速度向外移動﹐移動距離還不到5﹐000公里時便逐漸消失﹔也觀測到新的磁流點浮現並以每秒1～2公里的速度快速移動。因此﹐會合處的磁斑究竟如何形成﹐有待進一步研究。
理論現況
根據超米粒的線度和壽命﹐一般認為超米粒是由比形成米粒粗大得多的長壽命的對流元產生的。據估計﹐超米粒的底部位於光球下太陽對流層中 7﹐000～10﹐000公里的深處。有人將超米粒的起源歸因於光球深處的對流不穩定性﹐這種不穩定性與一次電離氦和二次電離氦有關。也有人認為超米粒組織的流場結構本身就是在對流層深處發生的磁場-對流運動相互作用的反映。
