Porque a bússola do telemóvel falha a antena por graus

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Um satélite está a 35 786 km acima do equador, e uma antena de 80 cm tem uma largura de feixe de cerca de dois graus. Quem a orienta com bússola trabalha portanto numa janela mais estreita do que o erro habitual da própria bússola.

Este artigo percorre as três fontes de erro por ordem: a declinação magnética, que é sistemática e se calcula; o metal por perto, que provoca o maior erro isolado; e o sensor do telemóvel, que deriva. No fim está a saída que quase ninguém conhece — a calibração pelo sol.

Do que precisa

  • Uma bússola, ou um smartphone com aplicação de bússola
  • O azimute calculado para a sua posição, geográfico e magnético
  • Uma vara direita e um momento de sol, se quiser calibrar pelo sol
  • Fita métrica, para manter distância do mastro

1O norte geográfico não é o norte magnético

Rosa dos ventos com dois nortes: o geográfico e, desviado do ângulo de declinação, o magnético.

Os ângulos de satélite calculados referem-se sempre ao polo norte geográfico — o ponto em torno do qual a Terra roda. Uma bússola, pelo contrário, aponta ao polo norte magnético, e esse fica noutro sítio. A diferença entre as duas direcções chama-se declinação.

Não é um erro de medida mas uma grandeza conhecida: para qualquer ponto da Terra calcula-se a partir do World Magnetic Model, um modelo reeditado de cinco em cinco anos. Muda devagar — o polo norte magnético desloca-se actualmente uns cinquenta quilómetros por ano em direcção à Sibéria.

Na prática significa que, quando alguém lhe dá um valor de azimute, tem de saber qual é. Um valor geográfico lido numa bússola dá uma antena desviada exactamente do valor da declinação.

2Qual o tamanho do erro onde está

Na Europa central a declinação anda hoje pelos três a seis graus este. Parece inofensivo, mas numa antena de 80 cm já ultrapassa toda a janela útil: falharia o satélite mesmo com a bússola a indicar exactamente o que calculou.

O valor varia com a longitude. Em Portugal é para oeste, cerca de dois a quatro graus; na Ucrânia e nos Bálticos é bem maior e para este. E varia com o tempo: um número de um livro com dez anos está hoje já um grau ao lado.

A tabela mostra os azimutes geográficos de algumas cidades — a declinação ainda tem de lhes ser aplicada. O SatFinder dá ambos os valores em separado e vai buscar a declinação das suas coordenadas directamente ao World Magnetic Model, para não ter de a procurar.

Azimute geográfico para Hispasat 30° Oeste — falta aplicar-lhe a declinação
CidadeAzimuteElevaçãoSkew
Lisboa211,4°40,2°−23,8°
Porto210,8°37,6°−21,5°
Funchal203,3°49,5°−24,9°

3Metal no mastro: o maior erro isolado

Agulha de bússola puxada de lado por um mastro de aço; o desvio junto ao mastro é bem maior do que a própria declinação.

A declinação é calculável e portanto dominável. O verdadeiro problema ao orientar é outro: o aço junto ao qual está. Uma bússola mede o campo magnético no sítio onde se encontra — e um tubo de mastro, um suporte de parede ou uma madre de telhado deformam esse campo consideravelmente.

Mesmo junto ao mastro, desvios de vinte graus e mais não são raros. Isso é quatro a seis vezes a declinação, e não se pode calcular, porque depende da quantidade e da posição do metal. O próprio telemóvel também pode atrapalhar: uma capa magnética, um anel de suporte ou uma base de carregamento por perto distorcem a leitura.

Mantenha por isso pelo menos dois metros de distância de qualquer massa metálica maior e tire a marcação antes de montar a antena. Um teste simples: rode devagar uma volta completa e observe a indicação. Se correr de modo uniforme, está tudo bem; se saltar ou emperrar, há ferro por perto.

4O sensor do telemóvel: como trabalha e quando mente

Esquema com o azimute como direcção no solo e a elevação como ângulo por cima; juntos dão a direcção para o satélite.

Um smartphone não tem agulha mas um magnetómetro no chip. Mede o campo terrestre em três eixos e, com o sensor de posição, calcula daí uma direcção. Funciona bem — desde que o sensor esteja calibrado.

A calibração perde-se com os movimentos do dia-a-dia, sobretudo se o telemóvel esteve algum tempo sobre um íman. Por isso os sistemas operativos pedem de vez em quando o movimento em oito: com ele o sensor recolhe medições em várias posições e recalcula os seus zeros.

Na prática: faça o oito antes de marcar, segure o telemóvel na horizontal, e só leia quando a indicação estiver parada dois ou três segundos. Uma indicação a tremer não é um valor, é um aviso.

5Calibração pelo sol

Calibração solar: a sombra de uma vara vertical dá uma direcção exactamente calculável, independente do campo magnético terrestre.

A saída de todo o problema magnético é antiga e surpreendentemente exacta: o sol. A sua posição no céu calcula-se exactamente para qualquer lugar e momento — e de forma geográfica, sem qualquer relação com o campo magnético terrestre.

Na prática funciona assim: espete uma vara direita na vertical, ou use um mastro, uma estaca de vedação, qualquer coisa a prumo. A sombra aponta exactamente no sentido oposto ao sol. Se conhece o azimute solar calculado para esse instante, conhece também o norte geográfico — com um décimo de grau, independente de qualquer declinação e de qualquer viga de aço.

O SatFinder traz essa calibração: calcula o azimute solar para as suas coordenadas e a hora actual e deixa-o alinhar a direcção da bússola por ele. Depois a aplicação mostra a direcção do satélite sem que o magnetómetro tenha qualquer papel.

6O caminho prático junto ao mastro

Antena a varrer lentamente o céu; o indicador de sinal sobe nitidamente dentro de uma janela estreita de cerca de dez graus.

Junte tudo antes de subir. Use o azimute magnético, não o geográfico. Marque a pelo menos dois metros do mastro e assinale a direcção no chão. Se houver sol, calibre primeiro por ele — isso substitui os dois pontos anteriores.

Oriente depois grosseiramente pela marca e varra devagar, cerca de um grau a cada dois segundos. A bússola levou-o a uma janela de poucos graus; a partir daí assume o indicador de sinal, porque nenhuma bússola do mundo o leva a um décimo de grau.

E se não encontrar nada: a bússola raramente tem culpa. Mais vezes é a elevação, muitas vezes o esquecido ângulo de offset da antena, ou um obstáculo na linha de vista. Verifique esses dois antes de continuar a procurar no azimute.

Perguntas frequentes

O que é a declinação magnética?

O ângulo entre o norte geográfico — o eixo de rotação da Terra — e o norte magnético, para onde aponta uma bússola. Na Europa central vale hoje cerca de três a seis graus este; em Portugal cerca de dois a quatro graus oeste. Os ângulos de satélite calculados são geográficos; a bússola indica magnético, logo é preciso converter ou usar uma ferramenta que dê ambos.

Quanta declinação há onde vivo?

Depende das suas coordenadas e muda devagar ao longo dos anos. Em Portugal o valor anda hoje pelos dois a quatro graus oeste, na Europa central três a seis este, mais para leste. O SatFinder tira a declinação do World Magnetic Model para a sua posição e mostra azimute geográfico e magnético em separado.

Porque é que a bússola do telemóvel dá valores tão diferentes junto ao mastro?

Porque o aço do mastro deforma o campo magnético. Mesmo junto ao mastro são possíveis vinte graus de desvio e mais — várias vezes a declinação. Marque a pelo menos dois metros e assinale a direcção no chão antes de montar a antena.

Como calibro a bússola do telemóvel?

Faça o movimento em oito que o sistema pede de vez em quando: o magnetómetro recolhe medições em várias posições e repõe os seus zeros. Depois segure o aparelho na horizontal e só leia quando a indicação estiver parada alguns segundos.

O que traz a calibração pelo sol?

Contorna por completo o campo magnético. A posição do sol calcula-se de forma geográfica e exacta para qualquer lugar e momento, por isso a sombra de uma vara vertical dá-lhe um norte que não depende nem da declinação nem do aço por perto. Funciona melhor de manhã ou ao fim da tarde, com sombra longa.

Uma bússola chega para orientar?

Para a orientação grosseira chega, para o ajuste fino não. Uma bússola leva-o a uma janela de poucos graus — suficiente para o receptor mostrar sinal. Os últimos décimos vêm da qualidade do sinal, não da direcção.