Почему компас в телефоне ошибается? Магнитное склонение и калибровка

Приложения для киблы полагаются на компас телефона, а этот компас не всегда прав. Два телефона в одной комнате могут показывать разные направления, а стрелка способна прыгнуть на пятнадцать градусов, стоит поднять телефон со стола. Причина не в приложении, а в физике датчика внутри телефона и в том, что его окружает. Ниже разобраны источники ошибки и что делать с каждым.

Магнитный север — не географический

Стрелка компаса указывает на магнитный север, а не на географический Северный полюс, и между ними есть угол. Это магнитное склонение. Оно зависит от места: около шести градусов к востоку в Турции, близко к нулю в Западной Европе и более пятнадцати градусов на востоке Северной Америки. Оно также меняется со временем — примерно на одну десятую градуса в год. Поэтому серьёзный инструмент для киблы обязан корректировать сырое показание компаса.

Датчик внутри: магнитометр

В телефоне стоит крошечный магнитометр, измеряющий магнитное поле Земли по трём осям. Это поле очень слабое — примерно от двадцати пяти до шестидесяти пяти микротесла. Столь слабый сигнал искажается любым куском металла поблизости и любым электрическим током. Телефон также использует акселерометр, чтобы учесть наклон и математически поправить показание, когда устройство не горизонтально, но и эта поправка не идеальна.

Самая частая причина: магниты и металл рядом

Подавляющее большинство ошибок компаса вызвано одним: магнитом рядом с телефоном. Магнитные чехлы, магнитные автодержатели, динамики ноутбука, футляр наушников и дверца холодильника легко сдвигают стрелку на пятнадцать-двадцать градусов. Стальная арматура в бетонных зданиях, лифты, поезда и кузов автомобиля дают тот же эффект. Простая проверка: возьмите телефон, отойдите в середину комнаты подальше от металла и посмотрите, изменилось ли показание.

Калибровка: восьмёрка в воздухе

Магнитометр со временем уходит и требует сброса. Для этого держите телефон в руке и несколько раз опишите в воздухе цифру восемь, поворачивая устройство по всем трём осям. Это занимает несколько секунд и заметно улучшает показание на большинстве телефонов. Именно с этого стоит начать, если компас всё время гуляет или направление выглядит неправдоподобным.

Держите телефон горизонтально

Показание магнитометра зависит от положения устройства. Когда телефон стоит вертикально или наклонён, программа пытается это компенсировать, но с ростом угла растёт и ошибка. Самый точный результат получается, если держать телефон плашмя на ладони экраном вверх. По той же причине снимать направление с телефона, лежащего на торпедо автомобиля или на наклонной поверхности, ненадёжно.

Какая ошибка считается нормальной?

На откалиброванном телефоне вдали от металла обычно можно рассчитывать на точность около пяти градусов. Если рядом магнит, ошибка достигает пятнадцати-двадцати градусов, а внутри здания со стальным каркасом и больше. Полезно понимать масштаб: пять градусов ошибки на расстоянии пяти тысяч километров от Каабы соответствуют смещению в несколько сотен километров по земле. Классические источники считают, что тому, кто не видит Каабу, достаточно обратиться в общем направлении; при этом стремление найти наиболее точное направление остаётся.

Проверка без компаса: когда солнце стоит над Каабой

Дважды в год солнце проходит точно над Каабой. В эти моменты в любой точке земли, где солнце видно, повернувшись к солнцу, человек оказывается обращённым к кибле. Даты: 27-28 мая в 12:18 и 15-16 июля в 12:27 по времени Мекки. В эту минуту тень вертикальной палки указывает точно в сторону, противоположную кибле. Это самый надёжный метод, он не требует никаких устройств и не подвержен магнитным помехам.

Второй путь: проверка по карте

Если вы вовсе не хотите доверять компасу, посмотрите на дугу большого круга между вашим положением и Каабой. На карте эта линия обычно выглядит изогнутой; это не ошибка, а кратчайший путь по сфере, спроецированный на плоскость. Сопоставьте её с известной улицей или гранью здания, а затем найдите ту же ориентацию уже в помещении.

Как QiblaTap решает эту задачу

На каждой странице города мы показываем сразу два угла: направление киблы относительно истинного севера и то, что вы должны увидеть на обычном магнитном компасе. Разница между ними — склонение для этого города, рассчитанное по Всемирной магнитной модели и указанное на странице. Для случаев, когда компас не работает или ему нельзя доверять, на той же странице есть вид карты и солнечный метод. Вы никогда не зависите от одного датчика.