NRLMSISE-00、太阳辐射流量F107、地磁活动指数Ap

模型开发人员
A. E. Hedin
从NASA，GSFC退休。

模型说明
MSISE模型描述了从地面到大气层高度的地球大气中性温度和密度。在72.5 km以下，该模型主要基于MAP手册（Labitzke等，1985）Barnett和Corney的纬向平均温度和压力表，其也用于CIRA-86。在20公里以下，这些数据补充了国家气象中心（NMC）的平均值。此外，还考虑了1947年至1972年的皮托管，坠落球和手榴弹发射器火箭测量。高于72.5 km MSISE-90基本上是一个经过修订的MSIS-86型号，考虑了航天飞机飞行和更新的非相干散射结果。对于仅对热层（120公里以上）感兴趣的人，作者推荐使用MSIS-86型号。 MSISE也不是专业对流层工作的偏好模型。相反，研究跨越几个大气边界。

NRLMSISE-00型号2001
NRLMSIS-00经验大气模型由Mike Picone，Alan Hedin和Doug Drob根据MSISE90模型开发。与MSISE90的主要区别在计算机代码顶部的注释中注明。它们涉及（1）广泛使用阻力和加速度计数据对总质量密度的影响，（2）在总质量密度上添加一个组分，这可能导致O +和热氧在500公里以上的海拔高度可能产生显着贡献，并且（ 3）在[O2]上包含SMM UV掩星数据。

模型输出
中性密度和从地面到热层的温度。

参考文献和相关出版物
K.Labitzke，J.J.Barnett和B.Edwards（编辑），Handbook MAP 16，SCOSTEP，University of Illinois，Urbana，1985。
A. E. Hedin，将MSIS热层模型扩展到中低层大气，J。Geophys。 RES。 96,1159,1991。

相关链接
可以在此处找到改进模型的描述

源代码可供下载：
https://ccmc.gsfc.nasa.gov/pub/modelweb/atmospheric/msis

输入参数：

int year; / *年，目前被忽略* /
int doy; / *一年中的一天* /
double second; / *秒天（UT）* /
double altitude; / *海拔高度（公里）* /
double g_lat; / *大地纬度* /
double g_long; / *大地经度* /
double lst / *当地表观太阳时（小时），见下面的注释* /
double f107A; / * 81天平均F10.7通量（以doy为中心）* /
double f107; / *前一天每日F10.7通量* /
double ap; / *磁指数（每日）* /
struct ap_array * ap_a; /* 见下面*/

/ *包含以下磁性值的数组：
  * 0：每日AP
  * 1：3小时当前时间的AP指数
  * 2：3小时AP指数,在当前时间之前3小时
  * 3：3小时AP指数,在当前时间之前6小时
  * 4：3小时AP指数,在当前时间之前9小时
  * 5：平均8个3小时AP指示12至33小时,   *在当前时间之前
  * 6：平均8个3小时AP指标从36到57小时,   *在当前时间之前
*/

solar flux f107数值下载：

https://spaceweather.gc.ca/solarflux/sx-5-en.php，目前日平均数值仅有从2004-10-28至现在。

关于太阳能通量数据
这里提供的数据库包括两个部分：10.7cm通量的测量和监测器输出的每日记录。10.7cm太阳能通量的每次测量用三个值表示：观察值，调整值和URSI D系列值。

观测值是太阳射电望远镜测量的数值。这由两个量调制：太阳活动水平和地球与太阳之间的距离变化。由于它是太阳辐射撞击地球所产生的，因此这是在研究地面现象时使用的量。

当研究太阳时，由于地球和太阳之间的距离变化，10.7cm太阳通量的年度调制应该避免。然而，通过星历表计算可得到太阳与地球之间的距离。因此，我们产生一个额外的数量，根据地球 - 太阳距离的变化进行校正，基于平均距离的称为调整后的值。

通量密度的绝对测量是相当困难的，并且在太阳射电天文学的早期，世界各地的相当大的努力用于在许多不同频率下对太阳通量密度进行绝对测量。然后尝试将所有这些各种数据拟合到光谱中。然后给每组测量值提供一个比例因子，将它们插入到拟合的光谱上。对于10.7cm的太阳能通量，估计比例系数为0.9。根据以后的工作，这项工作应该重做。但是，我们还在数据库中给出了D系列通量，它是调整后的值乘以0.9。

每天进行三次通量测定。在3月至10月期间，测量时间为1700，2000（当地正午）和2300UT。然而，山谷中的位置和相对较高的纬度的组合使得在一年中的其余时间内不可能保持这些时间。因此，从11月到2月，通量确定时间变为1800,2000和2200，因为这时太阳足够高于地平线以进行良好的测量。

每次测量10.7cm太阳能通量的记录如下。以逗号分隔。 10.7cm太阳能通量以太阳能通量单位给出（sfu = 10-22W m-2 Hz-1）。

测量的朱利安日（见注1）
卡林顿轮换编号（见注2）
年
月
日
测量通量
调整后的通量
D系列通量。
注1：朱利安日是从公元前4713年1月1日中午开始的简单日计算。它对于长期天文观测很方便，例如变星的研究，因为不需要日期解码，并且（对于欧洲天文学家来说）避免在观察之夜的中间过渡。

注2：卡林顿旋转数是自1853年11月9日以来太阳旋转的次数。由于太阳活动通常局限于经度，大约27天的旋转周期接近一个月，因此月平均可以产生节拍。平均值的幅度可以产生有效结构的外观和衰减的虚假指示。因此，通过平均太阳能旋转通常比一个月更好。

地磁指数

KP和AP值来自GFZ德国地球科学研究中心。数据可以直接通过GFZ获得：
http://www.gfz-potsdam.de/en/kp-index

下载地址：ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/GEOMAGNETIC_DATA/INDICES/KP_AP/
-------------------------------------------------- -----------------------------
选定的地磁和太阳活动指数
-------------------------------------------------- -----------------------------
下标“p”表示行星并指定全局磁活动指数。以下13个天文台位于北纬和南纬46度至63度之间，现在提供地磁指数：勒威克（英国），埃斯克戴尔缪尔（英国），哈特兰（英国），渥太华（加拿大），弗雷德里克斯堡（美国），Meannook（加拿大），Sitka（美国），Eyrewell（新西兰），堪培拉（Australia），Lovo（瑞典），Brorfelde（丹麦），Wingst（德国）和Niemegk
（德国）。

三小时指数K ------------------------------------------- ------------
K指数隔离了太阳粒子对地球磁场的影响;在3小时期间，他们将更不稳定的水平磁场分量变化程度分类为干扰程度。每个活动水平都对应于其相应的扰动幅度的对数。三小时指数保守地区分真实磁场扰动以及电离层电流产生的安静天变化。

K指数从0（安静）到9（极大扰动）的28个步长，小数部分以三分之一表示。例如，K值等于27，意思是指2和2/3或3;K等于30意味着3和0/3或3;K值等于33表示3和1/3或3+。在上面列出的13个天文台的K的算术平均值给出了Kp。

等效幅值---------------------------------------------- -----------
a-index的范围为0到400，表示转换为线性的K值（gamma，nanoTeslas）。K = 9的站点为400 gammas。

记录选定的地磁和太阳活动指数的格式
-------------------------------------------------- -----------------------------
1- 2 I2，年
3-4 I2，月
5-6 I2，天

7-10 I4 ，BARTELS SOLAR ROTATION NUMBER - 一系列27天的间隔，从1832年2月8日起不断计算。
11-12 I2，在Bartels 27天周期内的天数。

13-14 I2 ，Kp或行星3小时范围指数。对于0000 - 0300 UT，
15-16 I2， Kp或行星3小时范围指数0300 - 0600 UT。
17-18 I2 ，Kp或行星3小时范围指数0600 - 0900 UT。
19-20 I2 ，Kp或行星3小时范围指数0900 - 1200 UT。
21-22 I2 ，Kp或行星3小时范围指数1200 - 1500 UT。
23-24 I2 ，Kp或行星3小时范围指数1500 - 1800 UT。
25-26 I2 ，Kp或行星3小时范围指数1800 - 2100 UT。
27-28 I2 ，Kp或行星3小时范围指数2100 - 2400 UT。
29-31 I3，当天八个Kp指数的总和表示为近最高的三分之一。

32-34 I3， ap或行星等效幅度。对于0000 - 0300 UT，
35-37 I3 ，ap或行星等效幅度。对于0300 - 0600 UT，
36-40 I3 ，ap或行星等效振幅为0600 - 0900 UT。
41-43 I3 ，ap或行星等效振幅为0900 - 1200 UT。
44-46 I3 ，ap或行星等效振幅为1200 - 1500 UT。
47-49 I3， ap或行星等效幅度为1500 - 1800 UT。
50-52 I3 ap或行星等效幅度。对于1800 - 2100 UT，
53-55 I3 ap或行星等效幅度。对于2100 - 2400 UT，
56-58 I3 Ap或行星等效日平均值 - 算术平均值，当天的八个ap值。

59-61 F3.1 ，Cp或行星日常字符图 - 定性估计确定当天的磁活动总体水平，从八个ap振幅的总和。 Cp范围，分步
十分之一，从0（安静）到2.5（非常不安）。

62-62 I1 C9 - 将Cp指数的0到2.5范围转换为0到9之间的数字。

63-65 I3，国际SUNSPOT号码。记录包含苏黎世数量，到1980年12月31日，国际布鲁塞尔此后选择号码。

66-70 F5.1渥太华10.7-CM太阳无线电通量调整为1 AU - 测量为每天1700 UT，单位为10到-22瓦特/
米/平方英尺。观察始于1947年2月14日。从那一天到1973年12月31日，给出了通量这里没有反映渥太华1966年的修订。注：如果在观察期间正在进行太阳射电爆发使用前中午或下午的值（如a所示）第71栏中的通量限定值为1。

71-71 I1 FLUX QUALIFIER。 “0”表示通量不需要调整; “1”表示在测量时有burst发生，需要调整通量; “2”表示近似的通量插值或外推;并且“3”表示没有观测值。

[AP平均值是否需要四舍五入？下载文件给出的每天8个ap平均值，是大于0.5，入，小于0.5(包括0.5)舍。]

程序可从https://gitee.com/SphereSat/space_environment下载。

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