太阳表面的“石榴籽”：米粒组织

2020年1月29日，美国国家科学基金会（National Science Foundation）的丹尼尔·井上望远镜（DKIST，Daniel K. Inouye Solar Telescope）终于睁开“巨眼”，观测到了目前世界上最清晰的太阳图像。

最清晰的太阳图像是什么样子呢？

DKIST第一次睁眼，看的是太阳光球层。图像中包含许多类似石榴籽一样的明亮不规则多边形，这些“石榴籽”叫做米粒组织。但米粒组织并不是紧挨在一起，有暗黑间隙把它们间隔开，有些米粒暗隙中还会出现许多亮点或亮斑。最小的暗隙亮点，直径大约为30千米，接近曼哈顿岛的大小。而一个小米粒的大小抵得上美国德克萨斯州（约70万平方千米），接近我国青海省的面积（约72万平方千米）。

太阳光球层上的“石榴籽”是什么？

太阳是一个气体大火球，质量的71%是氢，27%是氦，其他元素占不到2%。太阳核心的温度高达1500万度，密度是我们地球上水密度的150倍。这种极端条件下，太阳核心每时每刻都进行着四个氢原子聚变成一个氦原子的热核聚变反应，每秒钟大约有600亿吨氢元素参与聚变反应，约400万吨物质转变成能量。根据爱因斯坦的质能方程，这些能量相当于9000万亿吨TNT炸药同时爆炸。正是这些能量供应着太阳散发出光和热，照亮了整个太阳系。

从核心向外，太阳的温度逐渐降低，到光球层时，温度已经降到6000度，而光球层内的对流层温度在几十万度。如此强的温度差，导致对流层上部和光球层之间有非常剧烈的物质对流运动，就产生了米粒组织。

对流运动在日常生活中很常见。我们在烧水或煮稀饭时，都是从底部开始加热。底下温度高，上面温度低，高温物质从下往上运动，在表层就会出现胀大并破裂的气泡。这就是典型的对流运动的结果。天文学家们的实验显示，在锅内倒入粘稠的液体，然后用电炉加热，受热的液体上下对流形成的气泡形状和变化与太阳米粒组织非常接近。

明明像“石榴籽”，为什么叫米粒组织？

这是因为在早期进行太阳观测时，望远镜口径小，分辨率不够，只能看清太阳光球层上1000千米以上尺度的结构，而一个米粒组织的直径就在1000千米左右。用小口径望远镜观测太阳表面，只能看到一个个的明亮小颗粒，就像是布满了大米一样。根据天文学家估计，整个太阳光球层表面大约有400万个米粒组织。随着分辨率从低到高变化时，太阳光球层的“米粒”也变成了“石榴籽”。

未来，还会看到更清晰的太阳图像

DKIST能看到最清晰的太阳图像，除了因为“眼睛”大，还采用了一系列的先进观测支撑系统，比如现在世界上最复杂的自适应光学系统，长达13千米长的冷却系统等。除了太阳光球层，DKIST还会给我们带来色球层、内日冕和太阳磁场的高分辨率观测数据，能够揭示更多的太阳奥秘，有待解决太阳磁场的形成和演化，以及太阳日冕高温之谜，以及太阳风的加速等难题。

DKIST：位于夏威夷毛伊岛最高峰海勒卡拉山上，是现在世界上最大口径的太阳光学望远镜，它的主镜直径足足有4.24米。