米粒組織是太陽(yáng)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(cè)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(jiàn)。雖說(shuō)它們是小顆粒，實(shí)際的直徑也有1000公里——2000公里,大的則可達(dá)3000多公里。明亮的米粒組織很可能是從對(duì)流層上升到光球的熱氣團(tuán)，不隨時(shí)間變化且均勻分布，且呈現(xiàn)激烈的起伏運(yùn)動(dòng)。

 簡(jiǎn)介

米粒組織上升到一定的高度時(shí)，很快就會(huì)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(lái)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(lái)發(fā)現(xiàn)的超米粒組織，壽命約為20小時(shí)。有趣的是，在老的米粒組織消逝的同時(shí)，新的米粒組織又在原來(lái)位置上很快地出現(xiàn)，這種連續(xù)現(xiàn)象就像我們?nèi)粘Ｋ?jiàn)到的沸騰米粥上不斷地上下翻騰的熱氣泡。

釋義

太陽(yáng)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(duì)流層頂層，巨大的對(duì)流氣體元向上流動(dòng)到太陽(yáng)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(duì)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(kāi)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(gè)光球表面的米粒數(shù)約4×106個(gè)。米粒的平均壽命約8分鐘，個(gè)別米粒可達(dá)16分鐘。

科學(xué)研究

太陽(yáng)光球?qū)又袣怏w的對(duì)流引起的一種日面結(jié)構(gòu)，在高分辨率的太陽(yáng)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?cè)谔?yáng)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(kāi)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(wú)半影的小黑子要亮，而壽命則較短，這是暫時(shí)尚未出現(xiàn)米粒的小區(qū)域。米粒組織的光譜表明，各個(gè)米粒有局部的多普勒頻移(見(jiàn)譜線位移)。由此可測(cè)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?qū)嶋H是沸騰的太陽(yáng)對(duì)流層的頂部，升到光球面上的對(duì)流元將多余的熱量通過(guò)輻射散布到米粒上空，因此而變冷的氣體就散開(kāi)并沿米粒的外邊緣向下流回對(duì)流層。米粒的中心溫度比邊緣至少高100度。個(gè)別米粒的壽命可達(dá)15分鐘,用統(tǒng)計(jì)方法測(cè)出的平均壽命約為 8分鐘。米粒的亮度隨高度而變化，各個(gè)米粒的亮度也不相同。常?？梢钥匆?jiàn)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(duì)流層

太陽(yáng)米粒的圖像使我們想起了煮開(kāi)水時(shí)的對(duì)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(kāi)來(lái) ,再?gòu)睦涞倪吔缦蛳铝骰厮住Ｌ?yáng)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(guò)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(dòng)從垂直向上變?yōu)樗?，再?gòu)拿琢＿吔绺臑榇怪毕蛳碌牧鲃?dòng)，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(guò)程，并不一定重復(fù)原來(lái)那個(gè)米粒的位置，大小和形狀。事實(shí)上，由于每個(gè)米粒的鄰居和底部受熱等環(huán)境會(huì)不斷有些變化，在這個(gè)米粒的位置產(chǎn)生的下一個(gè)米粒也必然不同于它的前身。一個(gè)米粒從出現(xiàn)到消失的時(shí)間就是它的壽命。圖 4.42中的每個(gè)類似多邊形結(jié)構(gòu)的，常被稱為一個(gè)對(duì)流元胞或簡(jiǎn)稱對(duì)流元，每個(gè)光球米粒就相當(dāng)于一個(gè)對(duì)流元。太陽(yáng)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(duì)于太陽(yáng)來(lái)說(shuō)又是那么的小，所以太陽(yáng)光球僅是太陽(yáng)表面的一個(gè)薄對(duì)流層，在光球的下面存在著更厚的對(duì)流層，光球只是下面的對(duì)流層的薄頂層而已。

光球?qū)?/p>

在光球上時(shí)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(gè)圈狀物，直到破碎。整個(gè)過(guò)程大約 10分鐘，叫做米粒爆發(fā)，很可能是一種過(guò)熱的現(xiàn)象。

在測(cè)量太陽(yáng)光球上層氣體的流動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)日面上無(wú)黑子群的寧?kù)o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(dòng)。這又使我們想到了對(duì)流運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，于是稱每個(gè)有這樣流動(dòng)的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)超米粒。超米粒是太陽(yáng)上的大的對(duì)流元，直徑約為 ～米，平均是 ～米，太陽(yáng)的整個(gè)半球面上的寧?kù)o部分一共大約有 2500個(gè)超米粒。單個(gè)超米粒的壽命短的有幾小時(shí)，壽命長(zhǎng)的可達(dá)幾十小時(shí)。

發(fā)生過(guò)程

對(duì)流過(guò)程產(chǎn)生米粒組織和超米粒組織，在太陽(yáng)區(qū)還激發(fā)出波動(dòng)和振蕩 (也可能是受迫振蕩)，所有這些組織的運(yùn)動(dòng)形式交織在一起，在太陽(yáng)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(guò)觀測(cè)超米粒組織上升，水平和下沉運(yùn)動(dòng)，就可以繪出它的位形及與其他各類型運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。這個(gè)圖是拍攝耀斑時(shí)得到的米粒組織、針狀體等太陽(yáng)大氣的非均勻結(jié)構(gòu)照片，它表明，太陽(yáng)大氣絕不象寧?kù)o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(guò)光球而延伸到色球中，選用某些吸收線(夫瑯和費(fèi)線)觀測(cè)，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(duì)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(chǎng)有著密切的關(guān)系，如果不計(jì)太陽(yáng)黑子磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)，大約 90%的光球磁場(chǎng)集中在超米粒的邊界，特別是三個(gè)超米粒相交的地方。

米粒組織的磁通量

這網(wǎng)絡(luò)磁場(chǎng)由許多強(qiáng)的磁通量管或磁結(jié)點(diǎn)組成，它們的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以高達(dá)一千至兩千高斯，磁通量大約是麥克斯韋(1個(gè)平方厘米截面通過(guò) 1高斯的磁場(chǎng)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(chǎng)元，它們稱為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)。這種場(chǎng)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(jiǎn)單，自然界的變化有時(shí)復(fù)雜得難以捉摸。有人對(duì)超米粒邊界交匯點(diǎn)再進(jìn)行細(xì)致觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了交匯處的強(qiáng)磁斑有分裂和移動(dòng)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(chǎng)和流動(dòng)的觀測(cè)和研究提出新的任務(wù)。又例如要測(cè)量超米粒的壽命究竟有多長(zhǎng)這樣簡(jiǎn)單的問(wèn)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(gè)天文臺(tái)都不能連續(xù)對(duì)太陽(yáng)作 24小時(shí)的觀測(cè)，所以像這樣的簡(jiǎn)單但有用的參量也很難測(cè)準(zhǔn)。20世紀(jì) 80年代初期，美國(guó)德拉華大學(xué)的巴特爾研究所曾派人攜帶望遠(yuǎn)鏡去位于南極點(diǎn)的麥克馬爾多站，利用南極夏季日不落的機(jī)會(huì)測(cè)量超米粒壽命。 20世紀(jì)90年代，我國(guó)北京天文臺(tái)與美國(guó)大熊湖天文臺(tái)的太陽(yáng)工作者曾合作，利用這兩個(gè)天文臺(tái)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(yáng)區(qū)域的超米粒組織，測(cè)得超米粒的壽命為 70～90小時(shí)之長(zhǎng)。