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Lunar Prospector

Lunar Prospector（LP）は1998年1月〜1999年7月に月を周回したNASAの探査機で、磁力計（MAG）と電子反射計（ER）を積んでいました。 ERは、月面の磁場で電子が反射される割合から表面磁場を推定する手法（電子反射法）の元になった観測です。 SOPRANはPDS PPIノードのLevel 1Bデータ（ボリュームLP_1201〜LP_1204、1998-01-16〜1999-07-29）の日別ASCII表を読みます。

変数

入口 次元 単位 内容
lp.mag.magnetic_field time, component nT 5秒平均の磁場（SSE）。別名b
lp.mag.magnetic_field_sel time, component nT 同じ磁場をSEL座標で
lp.mag.magnetic_field_rms time nT 5秒平均内の磁場のRMS
lp.mag.position time, component km 月中心からの探査機の位置（SSE）
lp.mag.position_sel time, component km 同じ位置をSEL座標で
lp.er.electron_flux time, energy_bin 1/(cm^2 s sr eV) 約80秒（16スピン）の全方向の電子微分数フラックス。15エネルギー
lp.er.electron_flux_3d time, energy_bin, look 1/(cm^2 s sr eV) 3次元電子分布。15エネルギー×88視線方向

lp = spn.lunar_prospectorです。座標系の定義はPDSのラベルに従います。

座標系 定義
SSE（selenocentric solar ecliptic） X軸は月から太陽の向き、Z軸は黄道面の北向きの法線に平行
SEL（selenographic） Z軸は月の自転軸、X軸は経度0度の方向。デカルト座標

ERの値は、配布ファイルの列名はEFLUXですが、単位はCM**-2 * S**-1 * SR**-1 * eV**-1の微分数フラックスです。 SOPRANは単位のとおり数フラックスとして扱い、名前をelectron_fluxにしています。

lp = spn.lunar_prospector
time = spn.period("1998-02-01T00:00", "1998-02-01T06:00")

spn.stack(
    lp.er.electron_flux.spectrogram(time),
    lp.er.electron_flux_3d.spectrogram(time),     # 視線方向で平均
    lp.mag.magnetic_field.lines(time, components="xyz"),
).plot()

エネルギー表

ERのエネルギーは記録ごとの座標energy（time, energy_bin、eV）です。 エネルギー表は2種類（16.7 keV〜39 eVと、15.9 keV〜7 eV）あり、1999年3月以降に4回切り替わります。 E_BINS.TABの切り替え時刻から各記録に有効な表を選びます。E_BINS.TABはどのボリュームでも同じ内容で、最初に1回だけ取得します。

3次元分布

electron_flux_3dのtimeはスペクトルの時刻（16スピン分の1スペクトル）で、配布ファイルの15行（エネルギー）を1スペクトルにまとめます。 各行の値は次の座標として残します。

座標 次元 内容
energy time, energy_bin その行のエネルギー（eV）
record_time time, energy_bin その行の時刻
theta look 検出器の仰角（度）。THETA.TABの固定値
phi time, energy_bin, look 方位角（度）。配布値のままで、0〜360度に折り返していない（450度などがある）
bx_despun、by_despun、bz_despun time, energy_bin 自転を除いた探査機座標の磁場（nT）

15行に満たないスペクトルは、足りないエネルギーをNaNで埋めます。 ピッチ角はまだ計算しません。視線方向（theta・phi）と粒子の進行方向の符号の約束をLPの文献で確認してから加える予定です。

spectrogram()は、3次元分布を視線方向で平均してから描きます（reduction="mean"が既定）。合計にするときはreduction="sum"を渡します。

取得と置き場所

元ファイルはhttps://pds-ppi.igpp.ucla.edu/volume/<ボリューム>/DATA/<MAG|ER_LO_TS|ER_3DIST>/<YY_MMMON>/の MAyymmdd.TAB・ELyymmdd.TAB・3Dyymmdd.TABです。ボリュームは日付から決まります。 取得したファイルはStoreのraw/lunar_prospector/pds3/の下に同じ構成で置き、取得元とチェックサムを記録します。

データ 1日の大きさ
MAG 約2.6 MB
ER（全方向） 約0.2 MB
ER（3次元） 約24 MB

ミッション期間外の日と、配布元にファイルの無い日（404）は欠測として扱います。既定（missing="empty"）では空の結果を返し、 missing="warn"で警告、missing="error"でDatasetNotFoundErrorにします。期間外の日だけを読むときは何も取得しません。

解釈上の注意

  • 欠損値はラベルのMISSING_CONSTANT（磁場999.999、位置999999.99、フラックス9.999E-99など）をNaNに変えます。 観測されたゼロのフラックスはゼロのまま残します。
  • 磁場とERは配布元の較正済みの値です。ERの宇宙機電位の補正やバックグラウンドの除去は行いません。
  • 高時間分解能のER（ER_HI_TS、約5秒・2エネルギー）と、高次のデータ（LP_2001）はまだ読みません。

出典：PDS PPI Lunar Prospector MAG/ER Level 1B