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ARTEMIS

ARTEMISは、THEMISの2機（P1 = THEMIS-B、P2 = THEMIS-C）を2011年から月周回軌道で運用しているNASAのミッションです。 SOPRANはNASA SPDF（CDAWeb）のLevel 2の日別CDFを取得し、FGMの磁場と、ESAのエネルギーフラックス・モーメントを読みます。 読み込みにはcdflibとxarrayが必要です（[artemis]）。

変数

入口（p2も同じ） 次元 単位 内容
art.p1.fgm.magnetic_field time, component nT スピン周期（約3秒）の磁場ベクトル（FGS、GSE）。別名b
art.p1.esa.ion_energy_flux time, energy_bin eV/(cm^2 s sr eV) イオンの微分エネルギーフラックス
art.p1.esa.electron_energy_flux time, energy_bin eV/(cm^2 s sr eV) 電子の微分エネルギーフラックス
art.p1.esa.ion_density time cm^-3 イオン密度（地上処理のモーメント）
art.p1.esa.ion_velocity time, component km/s イオンの速度（GSE）
art.p1.esa.electron_density time cm^-3 電子密度

エネルギーフラックスのエネルギーは、記録ごとの座標energy（time, energy_bin、eV）です。 L2のエネルギー表は衛星電位の補正などで記録ごとに変わるため、共通の1本の軸にまとめず、元のビンのまま返します。 表に無いビンはエネルギーがNaNになり、作図ではそのビンを描きません。

art = spn.artemis
time = spn.period("2011-07-01T06:00", "2011-07-01T08:00")

art.p1.fgm.magnetic_field.plan(time)          # データセットIDと取得元のディレクトリ
b = art.p1.fgm.magnetic_field.load(time)
flux = art.p1.esa.ion_energy_flux.load(time)
flux.to_xarray().coords["energy"]             # (time, energy_bin) のエネルギー表

spn.stack(
    art.p1.esa.ion_energy_flux.spectrogram(time),       # 縦軸は記録ごとのエネルギー、色・縦軸とも対数
    art.p1.esa.electron_energy_flux.spectrogram(time),
    art.p1.fgm.magnetic_field.lines(time, components="xyz"),
).plot()

ESAのモード

ESAは観測モードごとに別の変数を持ちます。mode=で選び、既定は連続して得られる"reduced"です。

mode CDFの変数（P1のイオン） 時間分解能 内容
"reduced"（既定） thb_peir_* 約3秒 角度分解能を落とした連続データ
"full" thb_peif_* 約2分（2011-07-01のP1） 角度分解能の高いデータ
"burst" thb_peib_* 不定期 短時間の高分解能データ 
art.p1.esa.ion_energy_flux.load(time, mode="full")
art.p1.esa.ion_energy_flux.spectrogram(time, mode="full")

取得と置き場所

元ファイルはhttps://spdf.gsfc.nasa.gov/pub/data/themis/<thb|thc>/l2/<fgm|esa>/YYYY/にある thb_l2_fgm_YYYYMMDD_vNN.cdfの形の日別ファイルです。版番号vNNは再処理で上がることがあるため、年ごとのディレクトリの一覧から その日の最新版を選びます。取得したファイルはStoreのraw/artemis/themis/<thb|thc>/l2/<fgm|esa>/YYYY/に置き、 取得元とチェックサムを記録します。Storeに同じ日のファイルがあれば、download="always"のとき以外は通信しません。

download 動作
missing（既定） 無い日のファイルを取得する
never 通信しない。無い日は欠測として扱う
always 一覧を見直し、最新版を取得し直す

FGMの1日分は約37 MB、ESAは約12 MBです。配布元にその日のファイルが無い場合やdownload="never"で手元に無い場合は、 既定（missing="empty"）では空の結果を返します。missing="warn"で警告、missing="error"でDatasetNotFoundErrorにします。

解釈上の注意

  • 磁場はスピン周期の値（FGS）だけを読みます。高時間分解能のfgl・fghは読みません。座標系はGSEで、 Viewのframeを指定しても回転しません。
  • ESAのモーメントは配布元の地上処理の値で、衛星電位の補正や品質フラグ（*_data_quality）の適用は配布元の処理のままです。 品質フラグ自体はまだ読みません。
  • イオンの速度は期間によってNaNになっています（例：2011-07-01のP1では09:24〜21:23 UTCのみ値がある）。 密度など他の量が有効でも、配布ファイルの速度はNaNのことがあります。
  • 月中心の位置や、月のウェイク・磁気圏に対する位置関係はまだ付けていません。

出典：NASA SPDF THEMIS