LMAGと軌道¶

LMAG（Lunar MAGnetometer）は探査機上の磁場を測る磁力計です。公開ファイル（MAG_TS*.dat）には磁場と探査機の位置が入っているため、SOPRANは同じファイルから軌道幾何（高度、直下点、太陽天頂角）と、磁力線が月面に届くかどうかも計算します。軌道幾何の時刻はLMAGの観測時刻そのものです。

変数¶

入口	次元	単位	座標系	内容
`kg.lmag.magnetic_field`	`time, component`	nT	`MOON_ME`	磁場ベクトル。別名`b`
`kg.lmag.magnetic_field_gse`	`time, component`	nT	`GSE`	ファイルに入っているGSE系の磁場。別名`bgse`
`kg.lmag.magnetic_field_magnitude`	`time`	nT		磁場の強さ\(\lvert B\rvert\)。別名`bmag`
`kg.lmag.magnetic_connection`	`time`		`MOON_ME`	磁力線と月面の接続（下記）
`kg.orbit.position`	`time, component`	km	`MOON_ME`	探査機の位置
`kg.orbit.position_gse`	`time, component`	km	`GSE`	探査機の位置
`kg.orbit.radial_distance`	`time`	km		月中心からの距離
`kg.orbit.altitude`	`time`	km		半径1737.4 kmの球からの高度
`kg.orbit.subpoint`	`time, component`	deg	`MOON_ME`	球面上の直下点の経度・緯度
`kg.orbit.sza`	`time`	deg		直下点の太陽天頂角

kg = spn.kaguya
time = spn.day("2008-01-01")

b = kg.lmag.magnetic_field.load(time)
altitude = kg.orbit.altitude.load(time)
spn.stack(kg.lmag.bmag.load(time).line(), altitude.line()).plot()

軌道幾何と磁力線の接続は計算結果を既定でStoreに保存し（cache="use"）、2回目からは読み直すだけになります。元ファイルが欠けてmissing="empty"や"warn"で読んだ結果は保存しません。

太陽天頂角¶

kg.orbit.szaは、SPICEで求めた太陽方向から直下点の太陽天頂角を計算します。カーネルを渡さず、ダウンロード方針がneverでなければ、NAIFの汎用カーネルを自動で取得します（座標変換）。太陽方向を自分で与えるときはsun_vector=を使います。

sza = kg.orbit.sza.load(time)
sza = kg.orbit.sza.load(time, sun_vector=[1.0, 0.0, 0.0], sun_frame="MOON_ME")

軌道の位置はframe=とcontext=（FrameContext）を渡すと、読み込み時に別の座標系へ変換できます。

磁力線と月面の接続¶

magnetic_connectionは、探査機の位置から局所の磁場方向へ直線を延ばし、半径radius_km（既定1737.4 km）の球と交わるかを調べます。磁場の向き（plus）と逆向き（minus）の両方を調べます（direction="both"）。

conn = kg.lmag.magnetic_connection.load(time)
conn.plot(kind="footpoint")      # footpoint, altitude, incidence, distance
conn.to_xarray()

変数	内容
`connected_any`、`connected_plus`、`connected_minus`	どちらか・各向きで球と交わるか
`footpoint_plus_lon`、`footpoint_plus_lat`など	交点の経度・緯度（deg）
`distance_plus_km`、`distance_minus_km`	交点までの距離
`incidence_angle_plus_deg`、`incidence_angle_minus_deg`	磁力線と月面の法線のなす鋭角
`altitude_km`	探査機の高度

これは直線で近似した幾何で、月面の磁気異常による磁力線の曲がりは含みません。表面磁場モデルを使った追跡は試作API（sopran.experimental.moon.svm3d）にあります。

別の機器の時刻に合わせる¶

PACEなど別の機器の時刻に合わせるときはresample_likeを使います。

esa1 = kg.esa1.counts.load(time, missing="warn")
conn_on_esa1 = conn.resample_like(esa1, method="nearest", tolerance="2s")
altitude_on_esa1 = altitude.resample_like(esa1, method="linear", tolerance="10s")

方法の一覧は時刻をそろえるにあります。

制約¶

SPICEで求めた太陽方向・座標変換と、SPEDASの幾何計算との照合テストはまだありません。
高度と直下点は球の月で計算しており、地形（DEM）は使いません。