Observatório Magnético de Tatuoca, do ON, desenvolve detector de descargas atmosféricas de baixo custo

Unidade do Observatório Nacional (ON/MCTI), o Observatório Magnético de Tatuoca (OMT), localizado em uma ilha estratégica a 12 quilômetros da costa de Belém (PA), implementou uma solução tecnológica para detectar descargas atmosféricas geradas durante tempestades tropicais, que impõem alguns desafios para a pesquisa geofísica na região.

De autoria do Eng. Alex Geovany da Silva Miranda, técnico-chefe de serviço do OMT, a solução tecnológica é um detector de baixo custo baseado na plataforma Arduino. O Arduino funciona como um "cérebro" eletrônico programável e acessível, muito utilizado em projetos de automação e robótica. No detector de Tatuoca, o sistema utiliza uma antena para captar flutuações eletromagnéticas típicas dos raios e um módulo de Internet das Coisas (IoT) para enviar os dados em tempo real.

Vídeo feito durante uma tempestade no OMT. Crédito: ON. 

Para superar as limitações técnicas de dispositivos eletrônicos comuns, o Eng. Alex aplicou uma técnica de programação chamada prescaler, que permite acelerar a velocidade de leitura do microcontrolador Arduino para captar sinais de rádio em frequências mais altas, entre sete e nove kilohertz, típicas dos fenômenos atmosféricos.

Protótipo do detector de relâmpago; Arduino Nano; Módulo IoT. Foto: ON.

O monitoramento preciso desses eventos é importante para as operações do OMT porque as tempestades amazônicas geram pulsos eletromagnéticos intensos com bastante recorrência. Conhecidos como sferics, esses pulsos viajam à velocidade da luz e podem causar interferências nos sinais magnéticos medidos pelos magnetômetros do OMT, que são instrumentos de altíssima sensibilidade usados para medir o campo magnético da Terra. Desta forma, o dispositivo desenvolvido auxilia diretamente tanto na interpretação dos registros magnéticos do OMT quanto no processamento eficiente dos dados.

“A alta incidência de raios na região cria interferências nos dados que podem ser confundidas com variações naturais do magnetismo terrestre ou com alguns tipos de ruídos. Com o detector desenvolvido, conseguimos identificar o momento exato de cada descarga e comparar com os registros, garantindo a integridade das séries históricas de dados”, afirmou o Eng. Alex. A figura e a tabela a seguir apresentam, por exemplo, uma janela temporal de alguns minutos, registrando 13 ocorrências de intensidades na mesma ordem de grandeza.

Dados e gráfico de ocorrências de relâmpagos registradas no OMT. Foto: ON.

Em operação desde 2023, o detector já demonstrou eficácia na detecção de eventos em um raio de cerca de vinte quilômetros e tem seus dados validados diariamente pela equipe técnica do observatório, que confirma as ocorrências climáticas em tempo real através de grupos de mensagens.

Técnico de plantão no OMT valida as ocorrências registradas. A notificação de horário pelo técnico é dada em formato UT, enquanto o dispositivo acusa o horário em formato de hora local. Foto: ON.

Investimentos em instrumentação científica adaptada ao ambiente local são vitais para explorar o potencial da região, trazendo avanços significativos para a ciência brasileira e para o monitoramento geofísico global, visto que os dados do OMT são utilizados por pesquisas acadêmicas e por modelos geomagnéticos amplamente utilizados em diversas atividades industriais.

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