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NLTE 1/27. Naoki Nakamura. MULTI主要 サブルーチン. START( 初期設定 ). 主要サブルーチン 大気モデルを読み込む、再離散化 (sub. ATMOS) 原子モデルを読み込む (sub. ATOM) 振動数設定 (sub. FRQ) 連続光の吸収係数を求める ( sub. OPAC) LTE における分布を求める (sub. LTEPOP) 衝突 係数を求める。 (sub. COLRAT) プロファイルを求める (sub. PROFILE). SUBROUTINE ATMOS. From Atmos. ○○○○
E N D
NLTE 1/27 Naoki Nakamura
START(初期設定) 主要サブルーチン • 大気モデルを読み込む、再離散化(sub. ATMOS) • 原子モデルを読み込む(sub. ATOM) • 振動数設定 (sub. FRQ) • 連続光の吸収係数を求める( sub. OPAC) • LTEにおける分布を求める(sub. LTEPOP) • 衝突係数を求める。(sub. COLRAT) • プロファイルを求める(sub. PROFILE)
SUBROUTINE ATMOS From Atmos.○○○○ • 座標タイプ(M:,T:,H)読み込み • 重力加速度読み込み • 座標(DPIN(k))、温度(TEIN(k))、電子密度(ANEIN(k))、速度(VIN(k))、乱流速度(VTURIN(k))読み込み • (水素準位1~6(ANHIN(I,k)) 読み込み) From Dscale.○○○○ • 使用グリッド数(NDEP)読み込み,上端における座標?(DPCON1)読み込み • (NDEP<0) 座標の上端、下端のみを指定し、等間隔に座標(DP)を設定 • (NDEP>0) 座標DP読み込み • (アバンダンスが必要なら)アバンダンス(ABNDIN)読み込み 座標タイプM(柱質量密度) 柱密度CMASS=10^DP 座標タイプ T (光学的深さ5000Å) tau=10^DP 座標タイプH(高さスケール) Height =DP • 入力物理量(○○IN) を補完。温度TE,電子密度NE,速度VEL,乱流速度VTURを得る。
SUBROUTINE ATOM From Atom.○○○○ • ABND,AWGTを読み込む • NK(準位数),NLINE(線遷移数),NCONT(連続遷移数), 固定遷移数?(NRFIX) • 各準位に対して、エネルギー準位EV(i), 縮退度G(i),名称LABEL(i),イオン?ION(i)を読み込む。 Bound-bound • 各線遷移(kr)に対して、J(kr)(上位準位), I(kr)(下位準位), 振動強度f(kr), ライン当たりのグリッド数NQ(kr), ドップラー幅の上限Qmax(kr), 一様グリッドであるドップラー幅Q0(kr), ライン特性判定IO, ファクターGA(kr),GW(kr),GQ(kr) を読み込む • IOの値から対称プロファイルか判定, IND(kr)を設定。対称ならIO=0 非対称(なら、KT=KT+1,KTRANS(kr)=kT, IND(kr)=2 • エネルギー差から中心波長ALAMB(kr)を設定。 • アインシュタイン係数 A(kr), Bij(kr), Bji(kr)を設定。 Bound-free • 各連続遷移(kr)に対して、J(kr),I(kr), NQ(kr),Qmax(kr)を読み込む • KTRANS(kr)=kr-NLINE+KT? • GA,GW,GQ=0, IWIDE(KR)=TRUE, IND(kr)=1 • 中心波長ALAMB(KR)を設定 各遷移にたいして • 中心波長に関するプランク分布BP(k,KR)を求める。 NFIXが0でないなら。 • 何かする。
SUBROUTINE FREQ(振動数Q, frqの設定) • 各線遷移krに対して • Qmax=Q0のとき • 振動数幅dQ=Qmax(kr)*IND(kr)/(NQ(kr)-1) • 振動数Q(1,kr)=-Qmax(kr)*(IND(kr)-1)+dQ • 振動数重み W(ny,kr)=2dQ/IND(kr) • Qmax>Q0のとき • 非一様グリッドの処理 • IWIDE(KR)=true なら • KT=KTRANS(KR) • Frq(0,kt)=cc/alamb(kr) • 連続遷移に対して • KT=KTRANS(kr) • 振動数frq(NQ(kr),kt)~cc/QMAX(kr) • 振動数幅dfrq=(frq(nq(kr),kt)-frq(0,kt))/(nq(kr)-1) • Q(ny,KR)~(frq(ny,KT)/frq(0,KT)-1) • 連続吸収係数αc(ν)=F(kr)*(frq(0,KT)/frq(ny,kT))^3設定
LTEからのずれ(6level H) 黒:level1 青:level2 緑:level3 赤:連続 点線:温度 破線:密度 温度最低層付近で連続レベルが増加 ⇒輻射(NLTE)による効果
温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移 6 5 4 3 2 1 Height 519.933 km i(lower)| j(upper)| -(Rijni- Rjinj) | Cijni -Cjinj 1 2 131072. -82868.0 1 3 7168.00 10824.6 1 4 1344.00 935.185 1 5 792.000 292.823 2 3 7.29175e+07 1.06043e+06 2 4 -1.08188e+07 76741.0 2 5 -1.93248e+07 21342.2 3 4 5.55624e+07 195593. 3 5 6.76937e+06 128204. 4 5 2.87394e+07 1.22961e+06 1 6 55560.0 6747.45 2 6 -4.40388e+07 23069.7 3 6 1.08467e+07 489494. 4 6 1.26249e+072.42758e+06 5 6 9.91959e+067.64510e+06 青:radiation, 赤: collision
上層(Z=1500km)付近における 準位間遷移上層(Z=1500km)付近における 準位間遷移 6 5 4 3 2 1 Height 1494.15 i(lower)| j(upper)| -(Rijni- Rjinj) | Cijni -Cjinj 1 2 2.09715e+06 1.42502e+06 1 3 -20480.0 -98601.1 1 4 -7680.00 -14936.5 1 5 -4800.00 -4828.55 2 3 9.43262e+08 -1.27972e+07 2 4 -2.53378e+08 -1.44377e+06 2 5 -2.32799e+08 -397397. 3 4 6.29717e+08 -2.63164e+06 3 5 1.19693e+08 -565368. 4 5 2.26359e+08 -324608. 1 6 -1.25696e+06 -10841.8 2 6 -4.44847e+08 -271172. 3 6 1.88089e+08 80667.5 4 6 1.43692e+08 2.56136e+06 5 6 1.03133e+08 8.82792e+06 青:radiation, 赤: collision
LTEからのずれ(温度摂動T+1000K) 黒:level1 青:level2 緑:連続 点線:温度 破線:密度 赤: 青:
温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移 6 5 4 3 2 1 Height 519.267 i(lower)| j(upper)| -(Rijni- Rjinj) | Cijni -Cjinj 1 2 -0.00000 -2.34957e+06 1 3 786432. 711672. 1 4 -262144. -98618.4 1 5 -163840. -34004.1 2 3 3.19239e+09 7.84746e+07 2 4 6.06654e+09 -8.51609e+06 2 5 -1.42268e+09 -2.55560e+06 3 4 2.05728e+09 -4.06947e+08 3 5 -1.87347e+08 -8.87504e+07 4 5 4.76785e+09 -1.34347e+08 1 6 1.38650e+06 30335.6 2 6 -7.90782e+09 342242. 3 6 1.91194e+09 -1.25984e+07 4 6 2.89503e+09 1.79555e+08 5 6 2.22867e+09 7.03468e+08 青:radiation, 赤: collision
上層(Z=1190km)付近における 準位間遷移上層(Z=1190km)付近における 準位間遷移 摂動の影響? 6 5 4 3 2 1 Height 1192.32 i(lower)| j(upper)| Rijni- Rjinj | Cijni -Cjinj 1 2 -0.00000 4.84092e+07 1 3 -0.00000 -6.27321e+06 1 4 -81920.0 -1.17136e+06 1 5 -51200.0 -405959. 2 3 1.92137e+10 -8.66053e+08 2 4 -5.16907e+08 -1.16356e+08 2 5 -1.37487e+09 -3.38888e+07 3 4 1.30526e+10 -4.78431e+08 3 5 4.72679e+08 -1.10256e+08 4 5 6.05769e+09 -1.45542e+08 1 6 -3.95182e+07 -876648. 2 6 -1.62296e+10 -2.98245e+07 3 6 5.48107e+09 -7.51249e+07 4 6 5.93776e+09 9.05700e+07 5 6 4.43473e+09 4.30802e+08 青:radiation, 赤: collision
LTEからのずれ(密度摂動:5倍) 黒:level1 青:level2 緑:連続 点線:温度 破線:密度 赤: 青: 密度が大きくなって衝突が増える(LTEに近くなる) ⇒摂動なしに比べ、温度最低層付近でのLTEからのずれが小さくなっている
温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移 6 5 4 3 2 1 Height 515.196 i(lower)| j(upper)| Rijni- Rjinj | Cijni -Cjinj 1 2 -0.00000 -576960. 1 3 18432.0 291867. 1 4 3328.00 24477.5 1 5 2048.00 7497.07 2 3 2.83812e+08 2.85383e+07 2 4 -1.28422e+06 2.00523e+06 2 5 -7.39260e+07 545708. 3 4 2.39545e+08 3.84176e+06 3 5 3.77834e+07 2.88909e+06 4 5 1.41494e+08 2.90418e+07 1 6 109728. 118741. 2 6 -2.40759e+08 405852. 3 6 2.12093e+07 7.47175e+06 4 6 3.68803e+07 3.67251e+07 5 6 2.80487e+07 1.09790e+08 青:radiation, 赤: collision
上層(Z=1190km)付近における 準位間遷移上層(Z=1190km)付近における 準位間遷移 6 5 4 3 2 1 Height 1188.09 i(lower)| j(upper)| -(Rijni- Rjinj) | Cijni -Cjinj 1 2 -0.00000 4.71685e+07 1 3 -2.29376e+06 -8.15599e+06 1 4 -864256. -1.31302e+06 1 5 -519168. -420677. 2 3 1.12398e+10 -1.00418e+09 2 4 -9.62447e+08 -1.21507e+08 2 5 -2.51569e+09 -3.32577e+07 3 4 7.67616e+09 -5.32066e+08 3 5 9.94126e+08 -1.17296e+08 4 5 3.93798e+09 -1.24885e+08 1 6 -3.26707e+07 -986662. 2 6 -6.53812e+09 -2.15108e+07 3 6 2.25955e+09 -5.12734e+07 4 6 2.08132e+09 1.63566e+08 5 6 1.49046e+09 6.49611e+08 青:radiation, 赤: collision
LTEからのずれ(温度+密度摂動) 黒:level1 青:level2 緑:連続 点線:温度 破線:密度 赤: 青:
温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移温度最低層(Z=520km)付近における 準位間遷移 6 5 4 3 2 1 Height 517.446 i(lower)| j(upper)| -(Rijni- Rjinj) | Cijni -Cjinj 1 2 -0.00000 -2.92864e+07 1 3 3.14573e+06 1.60511e+07 1 4 -131072. -184308. 1 5 -98304.0 -109588. 2 3 2.21679e+10 1.76629e+09 2 4 2.15804e+10 -1.55876e+07 2 5 -6.75157e+09 -8.16512e+06 3 4 9.47290e+09-4.46741e+09 3 5 9.96167e+09 -9.62953e+08 4 5 1.43516e+10 -1.30983e+09 1 6 8.96205e+06 963661. 2 6 -3.87803e+10 1.07981e+07 3 6 1.01548e+10 -2.04186e+08 4 6 1.18884e+10 1.63997e+09 5 6 8.79669e+09 6.48396e+09 青:radiation, 赤: collision
上層(Z=1190km)付近における 準位間遷移上層(Z=1190km)付近における 準位間遷移 6 5 4 3 2 1 Height 1190.48 i(lower)| j(upper)| -(Rijni- Rjinj) | Cijni -Cjinj 1 2 -0.00000 8.09157e+08 1 3 -4.19430e+06 -1.68035e+08 1 4 -1.90054e+06 -3.60791e+07 1 5 -1.22880e+06 -1.25996e+07 2 3 8.14796e+10 -2.28109e+10 2 4 2.66520e+10 -3.52062e+09 2 5 4.22538e+09 -1.03327e+09 3 4 8.47520e+10 -2.69697e+10 3 5 -4.52366e+09 -6.17028e+09 4 5 5.12017e+10 -7.45503e+09 1 6 -5.58498e+08 -2.75730e+07 2 6 -8.32636e+10 -9.20644e+08 3 6 1.65555e+10 -5.14540e+09 4 6 3.64815e+10 6.47536e+08 5 6 2.73920e+10 8.83913e+09 青:radiation, 赤: collision
Val3c Height 519.933 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 2.16024e+12 2.16024e+12 3.06874e+07 3.06046e+07 0 2 6.23468e+09 6.23469e+09 10340.5 21165.0 0 3 4.30278e+08 4.30279e+08 797.030 1732.21 0 4 1.07153e+08 1.07154e+08 193.779 486.601 1 2 4.91189e+09 4.98481e+09 1.00767e+06 2.06810e+06 1 3 2.94670e+08 2.83851e+08 65077.7 141819. 1 4 8.51252e+07 6.58004e+07 14060.1 35402.3 2 3 2.97141e+08 3.52703e+08 3.16427e+06 3.35987e+06 2 4 5.49957e+07 6.17651e+07 565173. 693377. 3 4 8.15108e+07 1.10250e+08 7.91146e+06 9.14107e+06 0 5 1.14976e+08 1.15032e+08 1285.74 8033.19 1 5 9.67283e+07 5.26895e+07 4381.85 27451.5 2 5 1.99244e+07 3.07711e+07 238486. 727980. 3 5 9.63551e+06 2.22605e+07 1.29484e+06 3.72242e+06 4 5 7.71233e+06 1.76319e+07 5.13750e+06 1.27826e+07
Val3c Height 1494.15 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 2.03930e+13 2.03930e+13 3.13807e+07 3.28057e+07 0 2 2.72512e+10 2.72511e+10 118292. 19691.3 0 3 2.16516e+09 2.16515e+09 16761.8 1825.23 0 4 6.10927e+08 6.10922e+08 5405.49 576.942 1 2 2.07164e+10 2.16596e+10 1.52208e+07 2.42364e+06 1 3 1.68064e+09 1.42726e+09 1.61164e+06 167873. 1 4 6.07842e+08 3.75043e+08 442583. 45186.1 2 3 1.10787e+09 1.73759e+09 7.60936e+06 4.97771e+06 2 4 2.31480e+08 3.51173e+08 1.57563e+06 1.01026e+06 3 4 3.92119e+08 6.18478e+08 1.63633e+07 1.60387e+07 0 5 9.97432e+08 9.96175e+08 13174.8 2333.02 1 5 9.11548e+08 4.66701e+08 326473. 55301.1 2 5 8.69777e+07 2.75066e+08 1.26455e+06 1.34522e+06 3 5 4.84330e+07 1.92125e+08 4.09031e+06 6.65168e+06 4 5 4.39462e+07 1.47079e+08 1.33936e+07 2.22215e+07
T1R0 Height 519.267 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 5.14763e+14 5.14763e+14 4.44625e+09 4.44390e+09 0 2 2.22382e+12 2.22382e+12 6.20269e+06 6.91436e+06 0 3 1.57899e+11 1.57899e+11 676337. 577718. 0 4 3.86836e+10 3.86834e+10 193139. 159135. 1 2 1.78476e+12 1.78795e+12 6.80462e+08 7.58937e+08 1 3 9.81768e+10 1.04243e+11 5.85858e+07 5.00697e+07 1 4 2.51838e+10 2.37611e+10 1.45515e+07 1.19959e+07 2 3 1.31884e+11 1.33942e+11 1.74109e+09 1.33414e+09 2 4 2.27502e+10 2.25629e+10 3.40215e+08 2.51465e+08 3 4 3.98734e+10 4.46412e+10 3.79396e+09 3.65961e+09 0 5 3.30417e+10 3.30431e+10 648170. 678505. 1 5 2.32974e+10 1.53896e+10 7.22710e+06 7.56934e+06 2 5 7.16145e+09 9.07339e+09 2.06729e+08 1.94130e+08 3 5 3.55441e+09 6.44945e+09 7.96270e+08 9.75825e+08 4 5 2.79052e+09 5.01918e+09 2.60078e+09 3.30425e+09
T1R0 Height 1192.32 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 7.79142e+14 7.79142e+14 1.28020e+09 1.32861e+09 0 2 1.72943e+12 1.72943e+12 7.70846e+06 1.43526e+06 0 3 7.54814e+10 7.54813e+10 1.24402e+06 72661.4 0 4 1.87844e+10 1.87843e+10 426166. 20207.1 1 2 1.36009e+12 1.37931e+12 1.05540e+09 1.89347e+08 1 3 5.02614e+10 4.97445e+10 1.23295e+08 6.93912e+06 1 4 1.29020e+10 1.15271e+10 3.55113e+07 1.62245e+06 2 3 4.47912e+10 5.78438e+10 6.97118e+08 2.18686e+08 2 4 1.00815e+10 1.05542e+10 1.47927e+08 3.76714e+07 3 4 1.22660e+10 1.83237e+10 7.73336e+08 6.27794e+08 0 5 4.01937e+10 4.01542e+10 956681. 80032.6 1 5 3.50346e+10 1.88050e+10 3.24394e+07 2.61489e+06 2 5 5.56380e+09 1.10449e+10 1.36418e+08 6.12926e+07 3 5 1.69797e+09 7.63572e+09 2.09525e+08 3.00095e+08 4 5 1.35444e+09 5.78917e+09 5.63650e+08 9.94452e+08
T0R5 Height 515.196 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 1.08244e+13 1.08244e+13 7.67330e+08 7.66753e+08 0 2 3.24286e+10 3.24286e+10 258560. 550428. 0 3 2.20613e+09 2.20613e+09 19929.5 44407.0 0 4 5.43585e+08 5.43587e+08 4845.38 12342.4 1 2 2.56554e+10 2.59393e+10 2.52457e+07 5.37840e+07 1 3 1.45661e+09 1.45533e+09 1.63043e+06 3.63566e+06 1 4 4.07710e+08 3.33784e+08 352256. 897965. 2 3 1.57351e+09 1.81305e+09 8.22916e+07 8.61333e+07 2 4 2.74615e+08 3.12398e+08 1.46981e+07 1.75872e+07 3 4 4.17681e+08 5.59175e+08 2.02818e+08 2.31859e+08 0 5 4.32029e+08 4.32138e+08 32149.5 150891. 1 5 4.38690e+08 1.97930e+08 109781. 515633. 2 5 9.42452e+07 1.15454e+08 6.20219e+06 1.36739e+07 3 5 4.64966e+07 8.33769e+07 3.31945e+07 6.99197e+07 4 5 3.80272e+07 6.60759e+07 1.30310e+08 2.40100e+08
T0R5 Height 1188.09 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 3.46855e+14 3.46855e+14 3.43785e+09 3.48502e+09 0 2 7.09082e+11 7.09080e+11 1.12705e+07 3.11454e+06 0 3 4.37612e+10 4.37604e+10 1.53759e+06 224572. 0 4 1.15657e+10 1.15652e+10 487207. 66529.4 1 2 5.53891e+11 5.65131e+11 1.38052e+09 3.76334e+08 1 3 2.98105e+10 2.88480e+10 1.41960e+08 2.04532e+07 1 4 9.61507e+09 7.09938e+09 3.84351e+07 5.17738e+06 2 3 2.71956e+10 3.48718e+10 1.12851e+09 5.96444e+08 2 4 5.62198e+09 6.61611e+09 2.31875e+08 1.14579e+08 3 4 7.59950e+09 1.15375e+10 1.91970e+09 1.79481e+09 0 5 1.55109e+10 1.54782e+10 1.22882e+06 242159. 1 5 1.37866e+10 7.24850e+09 2.67016e+07 5.19075e+06 2 5 2.00925e+09 4.26880e+09 1.78727e+08 1.27454e+08 3 5 9.01357e+08 2.98267e+09 4.68313e+08 6.31878e+08 4 5 7.99578e+08 2.29004e+09 1.46589e+09 2.11550e+09
T1R5 Height 517.446 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 2.57492e+15 2.57492e+15 1.11174e+11 1.11145e+11 0 2 1.10088e+13 1.10088e+13 1.55092e+08 1.71143e+08 0 3 9.14341e+11 9.14341e+11 1.69111e+07 1.67268e+07 0 4 2.29457e+11 2.29457e+11 4.82925e+06 4.71966e+06 1 2 8.82726e+12 8.84942e+12 1.70188e+10 1.87851e+10 1 3 5.82356e+11 6.03937e+11 1.46527e+09 1.44968e+09 1 4 1.47730e+11 1.40978e+11 3.63942e+08 3.55777e+08 2 3 7.95116e+11 8.04589e+11 4.30951e+10 3.86277e+10 2 4 1.25143e+11 1.35105e+11 8.42095e+09 7.45799e+09 3 4 2.69819e+11 2.84170e+11 1.09847e+11 1.08537e+11 0 5 1.67232e+11 1.67241e+11 1.62068e+07 1.71705e+07 1 5 1.16672e+11 7.78915e+10 1.80754e+08 1.91552e+08 2 5 3.57763e+10 4.59311e+10 5.11691e+09 4.91273e+09 3 5 2.07688e+10 3.26572e+10 2.30546e+10 2.46946e+10 4 5 1.66157e+10 2.54124e+10 7.71346e+10 8.36185e+10
T1R5 Height 1190.48 i(lower)| j(upper)| Rijni | Rjinj | Cijni | Cjinj 0 1 4.84933e+15 4.84933e+15 4.05369e+10 4.13460e+10 0 2 1.83273e+13 1.83272e+13 2.44084e+08 7.60489e+07 0 3 6.88106e+11 6.88104e+11 3.93911e+07 3.31199e+06 0 4 1.66330e+11 1.66329e+11 1.34943e+07 894634. 1 2 1.46226e+13 1.47040e+13 3.28437e+10 1.00328e+10 1 3 4.26979e+11 4.53631e+11 3.83691e+09 3.16292e+08 1 4 9.78542e+10 1.02080e+11 1.10510e+09 7.18313e+07 2 3 4.39308e+11 5.24060e+11 3.69377e+10 9.96795e+09 2 4 9.75680e+10 9.30443e+10 7.83812e+09 1.66784e+09 3 4 1.10338e+11 1.61540e+11 3.52495e+10 2.77945e+10 0 5 2.73465e+11 2.72906e+11 3.02927e+07 2.71969e+06 1 5 2.11070e+11 1.27806e+11 1.00950e+09 8.88599e+07 2 5 5.85056e+10 7.50610e+10 7.22826e+09 2.08286e+09 3 5 1.54002e+10 5.18817e+10 9.55037e+09 1.01979e+10 4 5 1.19288e+10 3.93208e+10 2.49546e+10 3.37937e+10