NASA AP8/AE8. Модели потоков протонов и электронов в радиационных поясах Земли.
Модель представляет собой программу, которая вычисляет всенаправленный интегральный или дифференциальный (по энергии) поток протонов или электронов, захваченных в магнитном поле Земли. Для нахождения потока надо задать энергию частицы, L, B/B0. Программа вычисляет потоки, интерполируя данные, полученные в реальных космических экспериментах, таким образом, модель явялется полуэмпирической.
Исходники модели на фортране скачаны с nssdcftp.gsfc.nasa.gov
К сожалению, программа написана очень давно и скомпилировать ее довольно сложно. Я перепробовал Salford Software FTN 95, Intel Fortran, но они ругались на огромное количество синтаксических ошибок. Помог WATCOM FORTRAN/77 Ver.1.4 на WindowsXP SP2. Однако, пришлось все равно исправить пару ошибок, которые он там увидел.
Оригинальная программа radbelt, написанная Dieter Bilitza интерактивная, т.е. она сначала задает множество вопросов - в каких точках мы хотим посчитать значение потока, согласно какой модели, в каком виде выдавать ответ, писать ли его в файл или только на экран, после чего происходит расчет. Чаще всего расчет потока в одной-двух точках недостаточен, а желательно получить значения расчетного потока в большой области пространства, покрывающей все широты и долготы на определенной высоте. Поэтому программа, предлагаемая на сайте НАСА не удобна. К счастью, radbelt представляет собой лишь интерфейс к библиотеке trmfun. После внимательного изучения программы radbelt мне удалось ее переписать так, чтобы она брала значения энергии и геомагнитных координат, параметры модели из файла и выдавала значения потока в файл.
В начале работы программа спросит вас имя входного и имя выходного файла.
Стоит заранее предупредить, что в текущей директории не должно быть файла с тем же именем, что и выходной. Если вы хотите, чтобы старый файл с таким именем был удален, удаляйте его самостоятельно.
В файле, который подается на вход программе ap8ae8 должны быть записаны числа в следующем формате:
L B/B0 MODEL FLUXTYPE E1 E2
Пример:
1.15 2.5 1 1 0.5 0.7
Здесь:
L - параметр МакИлвайна,
B/B0 - отношение напряженности магн. поля в точке наблюдения и в вершине силовой линии.
MODEL - одно из следующих целых чисел, модель потоков:
1. AP8MAX, protons, solar maximum
2. AP8MIN, protons, solar minimum
3. AE4MAX, electrons, solar maximum
4. AE4MIN, electrons, solar minimum
5. AEI7HI, electrons, high estimate
6. AEI7LO, electrons, low estimate
7. AE8MAX, electrons, solar maximum
8. AE8MIN, electrons, solar minimum
FLUXTYPE - одно из следующих целых чисел, какой поток выводить:
1 - интегральный
2 - дифференциальный
E1 - для интегрального потока - порог энергии (МэВ), выводится Flux(>E1),
для дифференциального - нижний порог энергии (МэВ), выводится Flux(E1<E<E2)
E2 - для интегрального потока параметр не учитывается, может быть любым
для дифференциального - верхний порог энергии (МэВ), выводится Flux(E1<E<E2)
В результате работы программы создается файл такого формата:
L B/B0 MODEL FLUXTYPE E1 E2 FLUX1 2.1500001 2.5000000 2.0000000 1.0000000 0.5000000 0.7000000 1.2473444E+006
Здесь L, B/B0, MODEL, FLUXTYPE, E1, E2 такие же как и в входном файле, за исключением того, что целые числа представлены в виде числа с десятичной точкой.
Последний столбец FLUX1 означает значение потока, посчитанного по модели с соответствующим названием. Если требовался интегральный поток, то он дается в единицах 1/(см^2 с ср), дифференциальный в единицах 1/(см^2 с ср МэВ).
This software is the program that
computes omnidirectional, integral, or differential (in energy) fluxes of
electrons and protons trapped in Earth's radiation belts for specified energy,
L-value, and B/B0 range. The fluxes are obtained by an interpolation procedure
from the experimental data. The program
allows the user to specify input parameters and options from file and
generates flux tables that stored to file.
Program based on radbelt package that you can to download from the
developer site.
Fortran source of radbelt can be downloaded from
nssdcftp.gsfc.nasa.gov
Unfortunately radbelt was written too long ago and it's too difficult
to compile it. I tried to use Salford Software FTN 95, Intel Fortran, but
they tell me that there is a lot of syntax errors in program.
WATCOM FORTRAN/77 Ver.1.4 on WindowsXP SP2 could compile this program
after fixing two minor bugs.
Original program radbelt, written by Dieter Bilitza
is interactive, i.e. it asks a lot of questions - where we want to
calculate flux, which model it have to use, to write output to file or to
screen. After that actions program works. But the calculation of flux in
one-two point is not enough in most cases. And we need to find model flux
in wide ranges of longitudes and latitudes on some altitude. For this
case NASA program is not useful. Fortunately radbelt is the
interface to trmfun library. After the thoughtfully investigation
of program I rewrite it. Now program can take energy ranges, geomagnetic
coordinates and model type from file and writes calculation to file.
In the beginning of working the program will ask you names of input
and output files.
It should be noticed that in your working directory had not to be
file with name of output file. Delete old files yourself.
Input file should contain lines of following format:
Example:
Where:
L - McIlwein parameter,
B/B0 - fraction of magnetic field strength in the position of observer
and in the position of field line top.
MODEL - one of following integer numbers, flux model: FLUXTYPE - one of following integer numbers, selection of flux type:
1 - integral
2 - differential
E1 - for integral flux - threshold of energy (MeV), to calculate Flux(>E1), E2 - for integral flux program doesn't take this number into account As the result of program work file of following format will be generated:
Where L, B/B0, MODEL, FLUXTYPE, E1, E2 are the same as in input file,
but integer numbers obtain decimal part.
The last column FLUX1 means flux calculated using model of selected name.
Integral flux units are particles/(cm*cm*sec),
differential flux units are particles/(cm*cm*sec*MeV)
NASA AP8/AE8. Models of proton and electron fluxes in the Earth's radiation belts.
L B/B0 MODEL FLUXTYPE E1 E2
2.15 2.5 2 1 0.5 0.7
1 AP8MAX, protons, solar maximum
2 AP8MIN, protons, solar minimum
3 AE4MAX, electrons, solar maximum
4 AE4MIN, electrons, solar minimum
5 AEI7HI, electrons, high estimate
6 AEI7LO, electrons, low estimate
7 AE8MAX, electrons, solar maximum
8 AE8MIN, electrons, solar minimum
for differential - lowest threshold of energy (MeV) to calculate Flux(E1<E<E2)
for differential - highest threshold of energy (MeV) to calculate Flux(E1<E<E2)
L B/B0 MODEL FLUXTYPE E1 E2 FLUX1
2.1500001 2.5000000 2.0000000 1.0000000 0.5000000 0.7000000 1.2473444E+006
