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subroutine grad95 (year,rre,thet,phi,br,bt,bp,bb,gradb,ier)
c*
c***********************************************************************
c*
c*PRO MAGLIB
c*
c*VER 01.05.30 - V 2.0
c*VER 03.01.06 - V 2.1
c*
c*AUT spec. CNES - JC KOSIK - mars 2001
c*AUT port. CS-SI
c*
c*ROL Theme : Modeles de champs magnetiques
c*ROL Calcul du champ magnetique d'origine interne avec les
c*ROL coefficients du modele DGRF95.
c*
c*PAR year (I) : annee fractionnaire (>= 1995.)
c*
c*PAR rre (I) : distance radiale geocentrique (rayons terrestres)
c*PAR thet (I) : colatitude geocentrique (radians)
c*PAR phi (I) : longitude geocentrique (radians)
c*
c*PAR br (O) : composante radiale du champ magnetique le long du
c* : meridien positive vers l'exterieur (gauss)
c*PAR bt (O) : composante tangentielle du champ magnetique le long
c*PAR : du meridien positive vers le sud (gauss)
c*PAR bp (O) : composante azimuthale du champ magnetique, positive
c*PAR : vers l'est (gauss)
c*
c*PAR bb (O) : module du champ magnetique (gauss)
c*
c*PAR gradb (O) : gradients du champ magnetique
c*PAR : les quantites sont evaluees en unite de rayon terrestre
c*
c*PAR ier (O) : code de retour
c*
c*NOT ier : sans objet
c*
c*NOT Dans le cas ou l'angle thet est nul , son sinus est
c*NOT remplacee par 1.d-15 afin d'eviter des divisions par 0 et
c*NOT son cosinus est remplace par 1.0d0.
c*NOT Dans le cas ou l'angle thet est egal a pi, son sinus est
c*NOT remplacee par 1.d-15 afin d'eviter des divisions par 0 et
c*NOT son cosinus est remplace par -1.0d0.
c*
c*NOT Attention : coefficient g7,4 et sa derivee non imprimes
c*NOT dans bulletin iaga. coefficients provisoires indiques
c*
c*NOT common : util, util2
c*
c*HST version 2.0 - 01.05.30 - Enrichissement de la maglib au CDPP
c*HST version 2.1 - 03.01.06 - corrections en compilation avec g77
c*
c***********************************************************************
c*
implicit none
c
c ---------------------------------
c*FON Declaration identificateur rcs_id
c ---------------------------------
c
character rcs_id*100
c
c --------------------------
c*FON Declaration des parametres
c --------------------------
c
double precision year,rre,thet,phi
double precision br,bt,bp,bb
double precision gradb(3,3)
integer ier
c
c ----------------------------------
c*FON Declaration des variables communes
c ----------------------------------
c
double precision pi,dpi,rad,deg,pid,xmu,rayt
c
c*COM pi : constante pi (obtenue a partir de acos(-1.))
c*COM dpi : constante 2 * pi
c*COM pid : constante pi / 2
c*COM rad : facteur de conversion degres ----> radians
c*COM deg : facteur de conversion radians ----> degres
c*COM xmu : constante de gravitation terrestre (km**3/sec**2)
c*COM rayt : rayon equatorial terrestre (km)
c
common/util/pi,dpi,rad,deg,pid,xmu,rayt
double precision rgmt
c
c*COM rgmt : rayon geocentrique terrestre (km)
c
common/util2/rgmt
c
c ---------------------------------
c*FON Declaration des variables locales
c ---------------------------------
c
integer lg(14,14),lgt(14,14)
c*LOC lg, lgt : coefficients du modele dgrf95
c
integer n,m,jj
c*LOC n,m,jj : indices de boucles et de tableaux
c
integer kmax
c*LOC kmax : nombre de pas de calcul (= 14)
c
double precision dbrdr,dbrdt,dbrdp,dbtdr,dbtdt,dbtdp
double precision dbpdr,dbpdt,dbpdp
c*LOC dbrdr,dbrdt,dbrdp : derivees partielles des composantes radiale,
c*LOC dbtdr,dbtdt,dbtdp : tangentielle et azimuthale du champ total
c*LOC dbpdr,dbpdt,dbpdp :
c
double precision gg(14,14),ggt(14,14),shmit(14,14),g(14,14)
double precision const(14,14),fn(14),fm(14)
double precision p(14,14),dp(14,14),sp(14),cp(14)
double precision d2p(14,14)
double precision tmold,tzero,sphi,st,t,f2
double precision cphi,ct,f1,aor,aor3,aorn,daorn,rmag,rkm
double precision temp1,dtemp1,d2temp1
c*LOC Variables de travail intermediaires
c
SAVE
c
c ---------------------------------
c*FON Affectation identificateur rcs_id
c ---------------------------------
c
data rcs_id /"
>$Id$"/
c
c --------------------------
c*FON Affectation des constantes
c --------------------------
c
data lg/
s 10,-296920,-22000,13350,9400,-2140,680,770,250,40,-30,3*0,
s 53060,-17840,30700,-22670,7800,3520,670,-720,60,90,-60,3*0,
s -23660,-4130,16810,12490,2900,2350,680,10,-60,30,20,3*0,
s -2620,3020,-4270,7590,-4180,-1180,-1700,280,-90,-100,-40,3*0,
s 2620,-2360,970,-3060,1220,-1660,-10,50,-140,80,-10,3*0,
s 460,1650,-1430,-550,1070,-170,190,40,90,-80,40,3*0,
s -170,720,670,-580,10,360,-930,80,60,-10,20,3*0,
s -690,-250,40,240,170,-240,-60,-20,-50,100,20,3*0,
s 110,-210,80,-230,150,110,-160,-40,-70,-20,50,3*0,
s -200,150,120,-60,-80,80,50,-80,30,-80,10,3*0,
s 10,0,40,50,-50,-10,-20,10,-20,-70,0,45*0/
c
data lgt/100,
> 1452, -1354, 92, -154, -96, 86, 40, -12, 20, 8,
> 54, -44, -4, -2398, 1116, -32, -420, 136, -12, 24,
> -40, 12, 8, 0, -34, -6, -18, -2312, -900, -202,
> 62, -800, -254, 124, -20, -64, 0, -6, -38, 4,
> 6, 688, -172, -1282, -890, 300, -248, 182, 106, 22,
> 32, 18, 30, 18, 2, 212, 82, 456, 44, -214,
> -52, -98, 82, -52, -34, 10, -2, -4, -8, -44,
> 138, 198, 314, -14, 82, -42, 58, 2, -18, -6,
> 2, 18, 26, -8, -166, -38, -64, -6, 156, 52,
> -14, 20, -10, -20, -14, -10, -8, 88, 16, 44,
> 0, -44, -28, 4, 16, -58, -14, 0, 14, 6,
> 14, 18, -10, 10, 30, 10, -42, 22, 38, 0,
> -46, -16, 34, -6, -8, 6, -32, 10, -4, -8,
> 8, -24, -4, 36, -4, -14, 2, -8, 6, 14,
> 0, 0, -2, -18, -4, -18, -16, -4, -8, -22,
> 24, -2, -2, 2, 26, -18, -52, 18, -14, -56,
> -18, -24, -38, -18, 80, -4, 8, -8, 6, 50,
> -52, 14, 6, 0, 0, 6, -18, -8, 16, -8,
> 0, -18, 4, 36, -8, -20, -2, 14, 6, 12,
> 6, -4, -10, -18, 2/
c
data kmax /14/
c
data p(1,1) /1.d0/
data cp(1) /1.d0/
data dp(1,1) /0.d0/
data sp(1) /0.d0/
c
data shmit(1,1)/0.d0/
c
data tmold/0.d0/
c
data tzero/1995.d0/
c
c ******************
c Debut de programme
c ******************
c
ier = 0
c
c --------------------------------------------
c*FON Initialisation a 0. des composantes du champ
c*FON ainsi que du module
c --------------------------------------------
c
br = 0.0d0
bt = 0.0d0
bp = 0.0d0
bb = 0.0d0
c
c -------------------------------------------------
c*FON Initialisations faites au premier appel du module
c -------------------------------------------------
c
if (shmit(1,1) .ne. -1.d0) then
c
c mise a zero des constantes avant la premiere initialisation
c
do 8 n = 1, 14
fn(n) = 0.d0
do 9 m = 1, 14
fm(m) = 0.d0
const(n,m) = 0.d0
shmit(n,m) = 0.d0
dp(n,m) = 0.d0
d2p(n,m) = 0.d0
9 continue
8 continue
c
c ----------------------------------
c*FON Calcul des tableaux fn,fm et const
c ----------------------------------
c
shmit(1,1) = -1.d0
do 10 n = 1, 14
fn(n) = n
do 20 m = 1, 14
fm(m) = m - 1
const(n,m) = dble((n - 2)**2 - (m - 1)**2) /
> dble((2 * n - 3) * (2 * n - 5))
20 continue
10 continue
c
c ----------------------------
c*FON Calcul du tableau shmit(n,m)
c ----------------------------
c
do 30 n = 2, 14
shmit(n,1) = dble(2 * n - 3) * shmit(n-1,1) / dble(n - 1)
jj = 2
do 40 m = 2, n
shmit(n,m) = shmit(n,m-1) *
> sqrt(dble((n - m + 1) * jj) / (n + m - 2))
shmit(m-1,n) = shmit(n,m)
jj = 1
40 continue
30 continue
c
c ---------------------------------------
c*FON Calcul des tableaux gg(n,m) et ggt(n,m)
c ---------------------------------------
c
f1 = dble(lg(1,1))
f2 = dble(lgt(1,1))
do 50 n = 1, kmax
do 60 m = 1, kmax
gg(n,m) = dble(lg(n,m)) * shmit(n,m) / f1
ggt(n,m) = dble(lgt(n,m)) * shmit(n,m) / f2
60 continue
50 continue
c
c --------------------------------------------------
c*FON Traitements effectues si ce n'est pas le 1er appel
c --------------------------------------------------
c
endif
c
c ------------------------
c*FON Calcul du tableau g(n,m)
c ------------------------
c
if (year .ne. tmold) then
c
tmold = year
t = year - tzero
c
do 70 n = 1, kmax
do 80 m = 1, kmax
g(n,m) = gg(n,m) + t * ggt(n,m)
80 continue
70 continue
c
endif
c
c ----------------------------------------------------
c*FON Calcul des cosinus directeurs de la colatitude et de
c*FON la longitude geocentriques
c ----------------------------------------------------
c
cphi = cos(phi)
sphi = sin(phi)
c
if (thet .ne. 0.0d0 .and. thet .ne. acos(-1.0d0)) then
c
ct = cos(thet)
st = sin(thet)
c
else
c
if (thet .ne. acos(-1.0d0)) then
ct = 1.0d0
st = 1.d-15
elseif (thet .ne. 0.0d0) then
ct = -1.0d0
st = 1.d-15
endif
c
endif
c
sp(2) = sphi
cp(2) = cphi
c
c ----------------------------
c*FON Calcul des tableaux cp et sp
c ----------------------------
c
do 90 m = 3, kmax
sp(m) = sp(2) * cp(m-1) + cp(2) * sp(m-1)
cp(m) = cp(2) * cp(m-1) - sp(2) * sp(m-1)
90 continue
c
c ---------------------------------------------------
c*FON Premiers termes des composantes du champ magnetique
c ---------------------------------------------------
c
rkm = rre * rayt
rmag = rkm / rgmt
c
aor = rgmt / rkm
aor3 = aor * aor * aor
c
p(2,1) = ct
dp(2,1) = -st
d2p(2,1) = -ct
p(2,2) = st
dp(2,2) = ct
d2p(2,2) = -st
c
br = -2.d0 * aor3 *
> (g(2,1) * ct + (g(2,2) * cphi + g(1,2) * sphi) * st)
c
bt = aor3 *
> (-g(2,1) * st + (g(2,2) * cphi + g(1,2) * sphi) * ct)
c
bp = aor3 * (g(1,2) * cphi - g(2,2) * sphi)
c
c ------------------------------------------
c*FON Calcul des 9 derivees partielles de depart
c ------------------------------------------
c
dbrdr = 6.d0 * aor3 *
> (g(2,1) * ct + (g(2,2) * cphi + g(1,2) * sphi) * st) / rre
c
dbrdt = -2.d0 * aor3 *
> (-g(2,1) * st + (g(2,2) * cphi + g(1,2) * sphi) * ct)
c
dbrdp = -2.d0 * aor3 *
> (g(1,2) * cphi - g(2,2) * sphi) * st
c
dbtdr = -3.d0 * aor3 *
> (-g(2,1) * st + (g(2,2) * cphi + g(1,2) * sphi) * ct) / rre
c
dbtdt = aor3 *
> (-g(2,1) * ct - (g(2,2) * cphi + g(1,2) * sphi) * st)
c
dbtdp = aor3 *
> (-g(2,2) * sphi + g(1,2) * cphi) * ct
c
dbpdr = -3.d0 * aor3 *
> (g(1,2) * cphi - g(2,2) * sphi) / rre
c
dbpdt = 0.d0
c
dbpdp = aor3 * (-g(2,2) * cphi - g(1,2) * sphi)
c
aorn = aor3
c
c -----------------------------------------------------
c*FON Evaluation finale des composantes du champ magnetique
c -----------------------------------------------------
c
do 100 n = 3, kmax
c
aorn = aor * aorn
daorn = -dble(n + 1) * aorn / rre
c
do 110 m = 1, n
c
if (m .eq. n) then
c
p(n,n) = st * p(n-1,n-1)
dp(n,n) = st * dp(n-1,n-1) + ct * p(n-1,n-1)
d2p(n,n) = ct * dp(n-1,n-1) + st * d2p(n-1,n-1)
> - st * p(n-1,n-1) + ct * dp(n-1,n-1)
c
else
c
p(n,m) = ct * p(n-1,m) - const(n,m) * p(n-2,m)
dp(n,m) = ct * dp(n-1,m) - st * p(n-1,m) - const(n,m)
> * dp(n-2,m)
d2p(n,m) = - st * dp(n-1,m) + ct * d2p(n-1,m)
> - ct * p(n-1,m) - st * dp(n-1,m)
> - const(n,m) * d2p(n-2,m)
c
endif
c
if (m .eq. 1) then
c
temp1 = g(n,m)
dtemp1 = 0.d0
d2temp1 = 0.d0
c
else
c
temp1 = g(n,m) * cp(m) + g(m-1,n) * sp(m)
dtemp1 = fm(m) * (-g(n,m) * sp(m) + g(m-1,n) * cp(m))
d2temp1 = -fm(m) * fm(m) * temp1
c
endif
c
br = br - temp1 * p(n,m) * aorn * fn(n)
bt = bt + temp1 * dp(n,m) * aorn
bp = bp + dtemp1 * p(n,m) * aorn / st
c
dbrdr = dbrdr - temp1 * p(n,m) * daorn * fn(n)
dbrdt = dbrdt - temp1 * dp(n,m) * aorn * fn(n)
dbrdp = dbrdp - dtemp1 * p(n,m) * aorn * fn(n)
c
dbtdr = dbtdr + temp1 * dp(n,m) * daorn
dbtdt = dbtdt + temp1 * d2p(n,m) * aorn
dbtdp = dbtdp + dtemp1 * dp(n,m) * aorn
c
dbpdr = dbpdr + dtemp1 * p(n,m) * daorn / st
dbpdt = dbpdt + dtemp1 * aorn *
> (dp(n,m) - ct * p(n,m) / st) / st
dbpdp = dbpdp + d2temp1 * p(n,m) * aorn / st
c
110 continue
c
100 continue
c
c mise en memoire des gradients de champ
c
gradb(1,1) = dbrdr
gradb(1,2) = dbrdt
gradb(1,3) = dbrdp
gradb(2,1) = dbtdr
gradb(2,2) = dbtdt
gradb(2,3) = dbtdp
gradb(3,1) = dbpdr
gradb(3,2) = dbpdt
gradb(3,3) = dbpdp
c
bb = sqrt(bp * bp + bt * bt + br * br)
c
c ****************
c Fin de programme
c ****************
c
return
end