Hoe lang konden de Vikingen op zee blijven? Vikingkompas: het mysterie van de zonnestenen. Een ander ding is wandelen op de open zee en de oceaan.
Je herinnert je waarschijnlijk nog hoe we bespraken wie. Hier in de sagen over de Noorse Vikingen zijn er verwijzingen naar de mysterieuze en magische "Zonnesteen", met behulp waarvan zeilers de positie van de zon konden bepalen. In de verhalen van St. Olaf, de Vikingkoning, worden, samen met andere magische voorwerpen, ook bepaalde mysterieuze kristallen genoemd, dus de mogelijkheid van het bestaan van deze stenen is al lang in twijfel getrokken.
Dappere Viking-zeilers kenden geen magnetisch kompas (wat bovendien nutteloos is in de poolgebieden), maar hadden tegelijkertijd een uitstekende navigatie op zee, waarbij ze naar Groenland en Noord-Amerika zeilden. Een van de oude IJslandse sagen (eind 9e - begin 10e eeuw) beschrijft een episode van Viking die zeilde bij bewolkt weer, toen het niet mogelijk was om op de zon te navigeren: “Het weer was bewolkt en stormachtig... De koning keek om zich heen en vond geen enkel stukje blauwe lucht. Toen nam hij de zonnesteen, bracht hem naar zijn ogen en zag waar de zon zijn straal door de steen stuurde.”
In 1967 kwam de Deense archeoloog Thorkild Ramskou met een verklaring voor deze legendes. Hij suggereerde dat de oude teksten spraken over transparante mineralen die het licht dat erdoorheen ging polariseerde.
Een polarisatiefilter gericht op een bewolkte hemel maakt het inderdaad mogelijk om te bepalen waar in de lucht de polarisatie van het licht maximaal is en waar deze minimaal is, en van daaruit te begrijpen waar de zon staat. Zonlicht zelf is niet gepolariseerd, maar wolken polariseren het. Deze navigatiemethode werd pas in de 20e eeuw ontdekt en werd in de poolluchtvaart gebruikt tot de komst van het radiokompas en satellietnavigatie, maar de Vikingen wisten het misschien al duizenden jaren geleden. Bijen gebruiken het trouwens op bewolkte dagen, omdat hun ogen gepolariseerd licht waarnemen.
In 1969 en 1982 werden Ramskow's boeken gepubliceerd over de zonnesteen en Viking-zonnenavigatie (illustraties van nordskip.com).
Omdat het licht uit de lucht ook gepolariseerd is volgens het Rayleigh-hemelmodel, konden zeelieden door de steen omhoog kijken door deze langzaam in verschillende richtingen te draaien.
Het samenvallen en de discrepantie van de polarisatievlakken van het licht dat door de atmosfeer en het kristal wordt verstrooid, zou tot uitdrukking komen in de vorm van het donkerder en helderder worden van de hemel terwijl de steen en de waarnemer draaien. Een reeks van dergelijke opeenvolgende ‘metingen’ zou helpen om met enige behoorlijke nauwkeurigheid te achterhalen waar de zon staat.
Deskundigen hebben verschillende kandidaten naar voren gebracht voor de rol van zonnesteen: IJslandse spar (een transparante versie van calciet), evenals toermalijn en ioliet. Het is moeilijk te zeggen welk mineraal de Vikingen precies gebruikten; al deze stenen waren voor hen beschikbaar.
IJslandse spar (links) en ioliet (rechts, van beide kanten gefotografeerd om een sterk pleochroïsme aan te tonen) hebben de juiste eigenschappen om door de verborgen zon te navigeren.Het is waar dat nog niemand een overtuigend experiment met de stenen zelf in de uitgestrekte zee heeft uitgevoerd om eindelijk de prachtige versie van de sluwe navigatie van de oude Scandinaviërs te bevestigen (foto's door ArniEin/wikipedia.org, Gerdus Bronn).
Het is merkwaardig dat ioliet in de twintigste eeuw zijn weg vond naar de luchtvaart als polarisatiefilter in een apparaat dat werd gebruikt om de positie van de zon na zonsondergang te bepalen.
Feit is dat zelfs in de schemering de gloed van de hemel gepolariseerd is, en daarom kan de exacte richting naar de verborgen ster gemakkelijk worden bepaald als je ‘polaroid’-visie hebt. De techniek zal zelfs werken als de zon al zeven graden onder de horizon is gezakt, dat wil zeggen tientallen minuten na zonsondergang. Bijen zijn zich overigens terdege bewust van dit feit, maar we komen er later op terug.
Over het algemeen was het werkingsprincipe van het Viking-kompas lange tijd duidelijk, maar de grote vraag was de experimentele verificatie van het idee. Onderzoeker Gábor Horváth van de Universiteit van Otvos in Boedapest heeft zich de afgelopen jaren gewijd aan experimenten en berekeningen in deze richting.
In het bijzonder bestudeerde hij samen met collega's uit Spanje, Zweden, Duitsland, Finland en Zwitserland lichtpolarisatiepatronen onder bewolkte luchten (maar ook in mist) in Tunesië, Hongarije, Finland en binnen de poolcirkel.
Gabor Horvath in het noordpoolgebied in 2005 (foto van elte.hu).
„De metingen werden uitgevoerd met behulp van nauwkeurige polarimeters”, bericht New Scientist. Nu hebben Horvath en zijn kameraden de resultaten van de experimenten samengevat.
Kortom: het oorspronkelijke (van de zogenaamde eerste-orde-verstrooiing) polarisatiepatroon in de lucht is zelfs onder de wolken nog steeds waarneembaar, ook al is het erg zwak, en de wolken zelf (of een mistige sluier) introduceren ‘ruis’ in Het.
In beide situaties was het samenvallen van het polarisatiepatroon met het ideale patroon (volgens het Rayleigh-model) des te beter, hoe dunner het wolkendek of de mist en des te meer breuken daarin die op zijn minst een fractie van direct zonlicht leverden.
De Arctische hemel (van links naar rechts) is wazig, helder en bewolkt. Van boven naar beneden: kleurenafbeelding van de “koepel”, verschillen in de mate van lineaire polarisatie over de hele hemel (donkerder is meer), gemeten polarisatiehoek en theoretische hoek ten opzichte van de meridiaan. De laatste twee rijen laten een goede overeenkomst zien (illustratie door Gábor Horváth et al./Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Gabor en zijn collega's simuleerden ook navigatie onder omstandigheden van een volledig bewolkte hemel. Het bleek dat in dit geval de "afdruk" van polarisatie behouden blijft en theoretisch gezien daaruit de positie van de zon kan worden berekend. Maar de mate van lichtpolarisatie was erg laag.
In de praktijk betekent dit dat de Vikingen, niet bewapend met polarimeters, maar met zonnestenen, subtiele schommelingen in de helderheid van de lucht nauwelijks konden opmerken als ze door het kristal keken. Navigatie onder aanhoudend bewolking bleek, zelfs als dat mogelijk was, onnauwkeurig, concludeerden de wetenschappers.
Uit het onderzoek van Horvath bleek echter dat de legendes over de zonnesteen en Thorkilds uitleg van zijn werk tamelijk plausibel en wetenschappelijk onderbouwd zijn.
Wetenschappers hebben ontdekt dat zowel bij een heldere hemel (kolommen aan de linkerkant) als bij een bewolkte hemel (aan de rechterkant) het aandeel van het totale hemeloppervlak waarin de polarisatie samenvalt met de Rayleigh-polarisatie (grijs gearceerd) afneemt naarmate de De zon komt op (zwarte stip) boven de horizon (elevatiehoek aangegeven tussen haakjes). Deze schietpartij vond plaats in Tunesië.
Dit betekent overigens dat de ‘polarisatie’-navigatiemethode voordeliger is op hoge breedtegraden, waar de Vikingen hun vaardigheden hebben aangescherpt (illustraties door Gábor Horváth et al. / Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Trouwens, over legendes. Horvath citeert een verwijzing naar ‘polarisatienavigatie’ in de Scandinavische sage: ‘Het weer was bewolkt en sneeuwde. Sint Olaf, de koning, stuurde iemand om rond te kijken, maar er was geen duidelijke plek aan de hemel. Toen vroeg hij Sigurd om hem te vertellen waar de zon was.
Sigurd pakte de zonnesteen, keek naar de lucht en zag waar het licht vandaan kwam. Dus ontdekte hij de positie van de onzichtbare zon. Het bleek dat Sigurd gelijk had."
Tegenwoordig beschrijven wetenschappers het principe van navigatie door gepolariseerd licht veel nauwkeuriger dan verhalenvertellers uit de oudheid. Eerst moest het dubbelbrekende kristal (dezelfde zonnesteen) worden ‘gekalibreerd’. Terwijl hij bij helder weer er doorheen naar de hemel keek, en weg van de ster, moest de Viking de steen draaien om de grootste helderheid te bereiken. Dan had de richting naar de zon op de steen gekrast moeten worden.
De volgende keer, zodra er zelfs maar een klein gat in de wolken was, kon de navigator er een steen op richten en deze naar de maximale helderheid van de lucht draaien. De lijn op de steen zou naar de zon wijzen. We hebben het al gehad over het bepalen van de coördinaten van een dagster zonder enig dakraam.
Archeologen vinden van tijd tot tijd gezonken Vikingschepen, moderne enthousiastelingen bouwen er kopieën van (de onderstaande video toont een van deze replica's - het schip Gaia), maar nog steeds zijn niet alle geheimen van bekwame zeilers uit het verleden onthuld (illustraties uit de sites marineinsight.com, waterwaysnews.com, reefsafari.com.fj)
Welnu, het was gemakkelijker om de richting naar het geografische noorden te bepalen aan de hand van de positie van de zon. Voor dit doel hadden de Vikingen een speciaal gemarkeerde zonnewijzer, waarop de extreme trajecten van de schaduw van de gnomon in gravures werden weergegeven (van zonsopgang tot zonsondergang tijdens de equinox en de zomerzonnewende).
Als de zon aan de hemel stond, kon de klok op een bepaalde manier worden geplaatst (zodat de schaduw op de gewenste strook viel) en konden de hoofdrichtingen worden bepaald door de markeringen op de schijf.
De nauwkeurigheid van de kompashorlogegegevens was geweldig, maar met een wijziging: het toonde het noorden alleen absoluut correct van mei tot augustus (alleen tijdens het Viking-zeilseizoen) en alleen op een breedtegraad van 61 graden - precies waar de Vikingen het meest bezochten. route door de Atlantische Oceaan - tussen Scandinavië en Groenland (illustraties door Gábor Horváth et al. / Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Tegenstanders van de theorie van ‘polarimetrische navigatie’ zeggen vaak dat zelfs bij bewolkt en mistig weer de positie van de zon in de regel met het oog kan worden geschat – aan de hand van het algemene beeld van verlichting, stralen die door onregelmatigheden in de sluier breken, reflecties op de wolken. En daarom hoefden de Vikingen vermoedelijk geen complexe methode met een zonnesteen uit te vinden.
Gabor besloot deze veronderstelling ook te testen. Hij maakte op verschillende plaatsen in de wereld vele volledige panorama's van de hemel overdag met wisselende mate van bewolking, en van de avondhemel bij schemering (vlakbij de zeehorizon). Deze foto's werden vervolgens op een monitor in een donkere kamer aan een groep vrijwilligers getoond. Met behulp van een muis werd hen gevraagd de locatie van de zon aan te geven.
Een van de frames die worden gebruikt bij de oognavigatietest. De pogingen van de proefpersonen worden weergegeven als kleine witte stippen; een grote zwarte stip met een witte rand markeert volgens waarnemers de "gemiddelde" positie van het armatuur (illustratie door Gábor Horváth et al. / Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Na de keuze van de onderwerpen te hebben vergeleken met de werkelijke locatie van de ster, ontdekten wetenschappers dat naarmate de wolkendichtheid toenam, de gemiddelde discrepantie tussen de schijnbare en ware positie van de zon merkbaar groter werd. De Vikingen hadden dus wellicht aanvullende technologie nodig voor oriëntatie op de zon. kardinale richtingen.
En aan dit argument is het de moeite waard er nog een toe te voegen. Een aantal insecten is gevoelig voor lineair gepolariseerd licht en profiteert hiervan voor navigatie (en sommige kreeftachtigen herkennen zelfs circulair gepolariseerd licht). Het is onwaarschijnlijk dat de evolutie een dergelijk mechanisme zou hebben uitgevonden als de positie van de zon aan de hemel altijd met gewoon zicht zichtbaar zou zijn geweest.
Biologen weten dat bijen zich met behulp van gepolariseerd licht in de ruimte oriënteren - ze kijken naar gaten in de wolken. Overigens herinnert Horvath zich ook aan dit voorbeeld als hij het heeft over de voorwaarden voor de ongebruikelijke navigatie van de Vikingen.
Er bestaat zelfs een soort bijen ( Magalopta genalis uit de familie van halictiden), waarvan de vertegenwoordigers een uur voor zonsopgang naar hun werk vliegen (en erin slagen eerder naar huis terug te keren) en dan na zonsondergang. Deze bijen navigeren in schemerlicht door het polarisatiepatroon in de lucht. Het wordt gecreëerd door de zon, die op het punt staat op te komen of onlangs is ondergegaan.
De Vikingen gebruikten gepolariseerd licht om bij bewolkt weer over de zee te navigeren. En precies dezelfde techniek helpt bijen navigeren onder wolken, en soms zelfs in de schemering. Beide aannames zijn lang geleden door wetenschappers naar voren gebracht, maar onlangs kregen ze interessante experimentele bevestiging.
Diverse middeleeuwse bronnen vermelden de mysterieuze "zonnesteen", ook wel het "vikingkompas" genoemd, als navigatiemiddel voor zeelieden. Ze zeggen dat je met zijn hulp de positie van de zon (en dus de windrichtingen) kunt bepalen, zelfs als deze verborgen was door bewolking, mist (wanneer laag boven de horizon) of sneeuwval.
In 1967 kwam de Deense archeoloog Thorkild Ramskou met een verklaring voor deze legendes. Hij suggereerde dat de oude teksten spraken over transparante mineralen die het licht dat erdoorheen ging polariseerde.
In 1969 en 1982 werden Ramskow's boeken gepubliceerd over de zonnesteen en Viking-zonnenavigatie (illustraties van nordskip.com).
Omdat het licht uit de lucht ook gepolariseerd is volgens het Rayleigh-hemelmodel, konden zeelieden door de steen omhoog kijken door deze langzaam in verschillende richtingen te draaien.
Het samenvallen en de discrepantie van de polarisatievlakken van het licht dat door de atmosfeer en het kristal wordt verstrooid, zou tot uitdrukking komen in de vorm van het donkerder en helderder worden van de hemel terwijl de steen en de waarnemer draaien. Een reeks van dergelijke opeenvolgende ‘metingen’ zou helpen om met enige behoorlijke nauwkeurigheid te achterhalen waar de zon staat.
Deskundigen hebben verschillende kandidaten naar voren gebracht voor de rol van zonnesteen: IJslandse spar (een transparante versie van calciet), evenals toermalijn en ioliet. Het is moeilijk te zeggen welk mineraal de Vikingen precies gebruikten; al deze stenen waren voor hen beschikbaar.
IJslandse spar (links) en ioliet (rechts, van beide kanten gefotografeerd om een sterk pleochroïsme aan te tonen) hebben de juiste eigenschappen om door de verborgen zon te navigeren.
Het is waar dat nog niemand een overtuigend experiment met de stenen zelf in de uitgestrekte zee heeft uitgevoerd om eindelijk de prachtige versie van de sluwe navigatie van de oude Scandinaviërs te bevestigen (foto's door ArniEin/wikipedia.org, Gerdus Bronn).
Het is merkwaardig dat ioliet in de twintigste eeuw zijn weg vond naar de luchtvaart als polarisatiefilter in een apparaat dat werd gebruikt om de positie van de zon na zonsondergang te bepalen.
Feit is dat zelfs in de schemering de gloed van de hemel gepolariseerd is, en daarom kan de exacte richting naar de verborgen ster gemakkelijk worden bepaald als je ‘polaroid’-visie hebt. De techniek zal zelfs werken als de zon al zeven graden onder de horizon is gezakt, dat wil zeggen tientallen minuten na zonsondergang. Bijen zijn zich overigens terdege bewust van dit feit, maar we komen er later op terug.
Over het algemeen was het werkingsprincipe van het Viking-kompas lange tijd duidelijk, maar de grote vraag was de experimentele verificatie van het idee. Onderzoeker Gábor Horváth van de Universiteit van Otvos in Boedapest heeft zich de afgelopen jaren gewijd aan experimenten en berekeningen in deze richting.
In het bijzonder bestudeerde hij samen met collega's uit Spanje, Zweden, Duitsland, Finland en Zwitserland lichtpolarisatiepatronen onder bewolkte luchten (maar ook in mist) in Tunesië, Hongarije, Finland en binnen de poolcirkel.
Gabor Horvath in het noordpoolgebied in 2005 (foto van elte.hu).
„De metingen werden uitgevoerd met behulp van nauwkeurige polarimeters”, bericht New Scientist. Nu hebben Horvath en zijn kameraden de resultaten van de experimenten samengevat.
Kortom: het oorspronkelijke (van de zogenaamde eerste-orde-verstrooiing) polarisatiepatroon in de lucht is zelfs onder de wolken nog steeds waarneembaar, ook al is het erg zwak, en de wolken zelf (of een mistige sluier) introduceren ‘ruis’ in Het.
In beide situaties was het samenvallen van het polarisatiepatroon met het ideale patroon (volgens het Rayleigh-model) des te beter, hoe dunner het wolkendek of de mist en des te meer breuken daarin die op zijn minst een fractie van direct zonlicht leverden.
De Arctische hemel (van links naar rechts) is wazig, helder en bewolkt. Van boven naar beneden: kleurenafbeelding van de “koepel”, verschillen in de mate van lineaire polarisatie over de hele hemel (donkerder is meer), gemeten polarisatiehoek en theoretische hoek ten opzichte van de meridiaan. De laatste twee rijen laten een goede overeenkomst zien (illustratie door Gábor Horváth et al./Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Gabor en zijn collega's simuleerden ook navigatie onder omstandigheden van een volledig bewolkte hemel. Het bleek dat in dit geval de "afdruk" van polarisatie behouden blijft en theoretisch gezien daaruit de positie van de zon kan worden berekend. Maar de mate van lichtpolarisatie was erg laag.
In de praktijk betekent dit dat de Vikingen, niet bewapend met polarimeters, maar met zonnestenen, subtiele schommelingen in de helderheid van de lucht nauwelijks konden opmerken als ze door het kristal keken. Navigatie onder aanhoudend bewolking bleek, zelfs als dat mogelijk was, onnauwkeurig, concludeerden de wetenschappers.
Uit het onderzoek van Horvath bleek echter dat de legendes over de zonnesteen en Thorkilds uitleg van zijn werk tamelijk plausibel en wetenschappelijk onderbouwd zijn.
Wetenschappers hebben ontdekt dat zowel bij een heldere hemel (kolommen aan de linkerkant) als bij een bewolkte hemel (aan de rechterkant) het aandeel van het totale hemeloppervlak waarin de polarisatie samenvalt met de Rayleigh-polarisatie (grijs gearceerd) afneemt naarmate de De zon komt op (zwarte stip) boven de horizon (elevatiehoek aangegeven tussen haakjes). Deze schietpartij vond plaats in Tunesië.
Dit betekent overigens dat de ‘polarisatie’-navigatiemethode voordeliger is op hoge breedtegraden, waar de Vikingen hun vaardigheden hebben aangescherpt (illustraties door Gábor Horváth et al. / Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Trouwens, over legendes. Horvath citeert een verwijzing naar ‘polarisatienavigatie’ in de Scandinavische sage: ‘Het weer was bewolkt en sneeuwde. Sint Olaf, de koning, stuurde iemand om rond te kijken, maar er was geen duidelijke plek aan de hemel. Toen vroeg hij Sigurd om hem te vertellen waar de zon was.
Sigurd pakte de zonnesteen, keek naar de lucht en zag waar het licht vandaan kwam. Dus ontdekte hij de positie van de onzichtbare zon. Het bleek dat Sigurd gelijk had."
Tegenwoordig beschrijven wetenschappers het principe van navigatie door gepolariseerd licht veel nauwkeuriger dan verhalenvertellers uit de oudheid. Eerst moest het dubbelbrekende kristal (dezelfde zonnesteen) worden ‘gekalibreerd’. Terwijl hij bij helder weer er doorheen naar de hemel keek, en weg van de ster, moest de Viking de steen draaien om de grootste helderheid te bereiken. Dan had de richting naar de zon op de steen gekrast moeten worden.
De volgende keer, zodra er zelfs maar een klein gat in de wolken was, kon de navigator er een steen op richten en deze naar de maximale helderheid van de lucht draaien. De lijn op de steen zou naar de zon wijzen. We hebben het al gehad over het bepalen van de coördinaten van een dagster zonder enig dakraam.
Archeologen vinden van tijd tot tijd gezonken Vikingschepen, moderne enthousiastelingen bouwen er kopieën van (de onderstaande video toont een van deze replica's - het Gaia-schip), maar nog steeds zijn niet alle geheimen van bekwame zeilers uit het verleden onthuld (illustraties van marineinsight .com, waterwaysnews.com, reefsafari.com.fj).
Welnu, het was gemakkelijker om de richting naar het geografische noorden te bepalen aan de hand van de positie van de zon. Voor dit doel hadden de Vikingen een speciaal gemarkeerde zonnewijzer, waarop de extreme trajecten van de schaduw van de gnomon in gravures werden weergegeven (van zonsopgang tot zonsondergang tijdens de equinox en de zomerzonnewende).
Als de zon aan de hemel stond, kon de klok op een bepaalde manier worden geplaatst (zodat de schaduw op de gewenste strook viel) en konden de hoofdrichtingen worden bepaald door de markeringen op de schijf.
Archeologen hebben dit stuk van een zonnewijzer (a) gevonden in Groenland (het ontbrekende deel is grijs gemarkeerd in diagram (b); c – principe voor het bepalen van de positie van de schaduw, d – luchtpolarisatiepatroon (pijlen).
De nauwkeurigheid van de kompashorlogegegevens was geweldig, maar met een wijziging: het toonde het noorden alleen absoluut correct van mei tot augustus (alleen tijdens het Viking-zeilseizoen) en alleen op een breedtegraad van 61 graden - precies waar de Vikingen het meest bezochten. route door de Atlantische Oceaan - (illustraties door Gábor Horváth et al. / Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Tegenstanders van de theorie van ‘polarimetrische navigatie’ zeggen vaak dat zelfs bij bewolkt en mistig weer de positie van de zon in de regel met het oog kan worden geschat – aan de hand van het algemene beeld van verlichting, stralen die door onregelmatigheden in de sluier breken, reflecties op de wolken. En daarom hoefden de Vikingen vermoedelijk geen complexe methode met een zonnesteen uit te vinden.
Gabor besloot deze veronderstelling ook te testen. Hij maakte op verschillende plaatsen in de wereld vele volledige panorama's van de hemel overdag met wisselende mate van bewolking, en van de avondhemel bij schemering (vlakbij de zeehorizon). Deze foto's werden vervolgens op een monitor in een donkere kamer aan een groep vrijwilligers getoond. Met behulp van een muis werd hen gevraagd de locatie van de zon aan te geven.
Een van de frames die worden gebruikt bij de oognavigatietest. De pogingen van de proefpersonen worden weergegeven met kleine witte stippen, een grote zwarte stip met een witte rand markeert volgens waarnemers de “gemiddelde” positie van het armatuur (illustratie door Gábor Horváth et al. / Philosophical Transactions of the Royal Society B).
Na de keuze van de onderwerpen te hebben vergeleken met de werkelijke locatie van de ster, ontdekten wetenschappers dat naarmate de wolkendichtheid toenam, de gemiddelde discrepantie tussen de schijnbare en ware positie van de zon merkbaar groter werd. De Vikingen hadden dus wellicht aanvullende technologie nodig voor oriëntatie op de zon. kardinale richtingen.
En aan dit argument is het de moeite waard er nog een toe te voegen. Een aantal insecten zijn gevoelig voor lineair gepolariseerd licht en gebruiken dit voordeel voor navigatie (en sommige kreeftachtigen zelfs circulair gepolariseerd licht). Het is onwaarschijnlijk dat de evolutie een dergelijk mechanisme zou hebben uitgevonden als de positie van de zon aan de hemel altijd met gewoon zicht zichtbaar zou zijn geweest.
Biologen weten dat bijen zich met behulp van gepolariseerd licht in de ruimte oriënteren - ze kijken naar gaten in de wolken. Overigens herinnert Horvath zich ook aan dit voorbeeld als hij het heeft over de voorwaarden voor de ongebruikelijke navigatie van de Vikingen.
Er bestaat zelfs een soort bijen ( Magalopta genalis uit de familie van halictiden), waarvan de vertegenwoordigers zelfs een uur voor zonsopgang naar hun werk vliegen (en erin slagen om eerder naar huis terug te keren) en dan na zonsondergang. Deze bijen navigeren in schemerlicht door het polarisatiepatroon in de lucht. Het wordt gecreëerd door de zon, die op het punt staat op te komen of onlangs is ondergegaan.
Mandyam Srinivasan van de Universiteit van Queensland en zijn collega's van andere universiteiten in Australië, maar ook in Zweden en Zwitserland, voerden een experiment uit dat Srinivasan 'definitief bewijs' noemt dat de theorie van bijen die navigeren door gepolariseerd licht correct is.
Wetenschappers hebben een eenvoudig labyrint gebouwd van een paar elkaar kruisende gangen. Dit resulteerde in één ingang en drie mogelijke uitgangen. De gangen werden verlicht door gepolariseerd licht dat uit het plafond neerdaalde en de lucht simuleerde. Het licht kan gepolariseerd zijn langs de as van de gang of loodrecht daarop.
Diagram van het experiment van Srinivashan (inzet). De positie van de feeder werd in een reeks experimenten veranderd, zodat het rechte, rechter of linker pad correct kon zijn (illustraties door P. Kraft, M.V. Srinivasan et al. / Philosophical Transactions of the Royal Society B, qbi.uq .edu.au).
Biologen trainden 40 bijen door in een doolhof te vliegen om de polarisatie in de ingangsgang te bepalen en op een kruispunt een gang met een vergelijkbare polarisatie te kiezen (de andere twee paden werden verlicht met licht met een andere ‘richting’). Aan het einde van de trouwe reis wachtte suiker op de insecten.
Nadat de onderzoekers voeding stevig hadden geassocieerd met de juiste polarisatie van het licht, verwijderden de onderzoekers de suiker. 74 procent van de bijen bleef zich verplaatsen naar de plek waar het lekkers eerder was geweest.
Vervolgens schakelden de wetenschappers de polarisatiefilters om, eerst naar de directe uitgang in plaats van de juiste rechter, en vervolgens naar de linker. De meeste bijen (56% en 51%) volgden de nieuwe lichtindicatoren. De rest werd verdeeld over twee verkeerde gangen.
Het experiment was zo opgezet dat de gestreepte proefpersonen geen andere tekens konden gebruiken om zich in de ruimte te oriënteren – geurige plekken of simpele lichtflitsen. En de eenvoudigste manier om het doel te bereiken (volg de regel "vlieg naar de kruising en sla dan rechtsaf") werkte niet noodzakelijkerwijs. Het bleek dat het de polarisatie van de stralen was die de insecten vertelde waar ze moesten vliegen voor voedsel.
Het experiment met bijen zal ons natuurlijk niets vertellen over het geheim van de oude zeelieden. Maar hij herinnert ons eraan dat zowel mensen als dieren vaak dezelfde tactieken kiezen om soortgelijke problemen op te lossen. De resultaten van twee nieuwe onderzoeken werden gepubliceerd in hetzelfde nummer van Philosophical Transactions of the Royal Society B: de ‘detectives’ met de Vikingen en de bijen vielen met succes samen in de tijd.
Het is bekend dat IJsland tien jaar na de ‘ontdekking’ snel werd bevolkt door kolonisten. Van Noorwegen naar de Noordkaap in IJsland duurde de overtocht met een goede wind slechts een week. Maar zelfs zo’n transitie vereiste een goede kennis van de navigatie. Aan het einde van de 10e eeuw begonnen de Vikingen nog verder te reizen, naar Groenland. Van de westkust van IJsland naar Groenland is het slechts 4 dagen varen.
Om op open zee te kunnen varen, moet u de richting en locatie van het schip kunnen bepalen. Je kunt de richting bepalen aan de hand van de Poolster of de Zon. Maar het was moeilijk om aan de hand van de sterren te navigeren tijdens de lange zomer, wanneer de zon zes maanden lang niet onder de horizon ondergaat. De Scandinaviërs wisten met behulp van de zon richting te vinden. Vooral de richting van zonsopgang en zonsondergang was belangrijk.
Het is niet met zekerheid bekend of de Vikingen een kompas kenden; er is geen archeologisch bewijs gevonden. In de sagen wordt de “zonnesteen” genoemd. Volgens de legende had koning Olaf II de Heilige, koning van Noorwegen van 1015 tot 1028, zo'n steen. Met behulp van de “zonnesteen” kon hij bij slecht weer de stand van de zon bepalen. Er is een mening dat de IJslandse spar de legendarische "zonnesteen" van de Vikingen is, met behulp waarvan ze bij bewolkt weer door de zon navigeerden. Door het kristal te draaien, kan men het punt detecteren waar de stralen die door dubbele breking zijn gescheiden, samenkomen; het is in deze richting dat de zon zich bevindt. Moderne wetenschappers geloven dat een ‘zonnesteen’ een klein tablet is waarop een magnetische steen is bevestigd. Misschien hebben de Vikingen deze technologie meegebracht uit China, waar het kompas in 250 werd uitgevonden. Bewijs dat de Vikingen zich in China bevonden of de Chinezen ontmoetten in andere handelscentra, werd gevonden tijdens opgravingen in Birka (Zweden), waar een Boeddhabeeld uit de 5e eeuw werd gevonden.
Maar het kennen van de richting op open zee is slechts de helft van het succes; je moet ook de positie van het schip zelf kunnen bepalen. Om dit te doen, was het noodzakelijk om de breedte- en lengtegraad te vinden. De geografische breedtegraad kan worden bepaald door de hoogte van de zon wanneer deze zich in het zenit bevindt. Hiervoor gebruikten de Vikingen, zoals de sagen zeggen, een zonnepaneel (solbrädt). Het bord was halfrond en had divisies. Archeologen hebben echter nooit bewijs kunnen vinden voor het bestaan van een dergelijk bord.
In de Vikingtijd kon de lengtegraad alleen worden bepaald door de afgelegde afstand. Omdat de Vikingen vooral op de Noordzee zeilden, van oost naar west en terug, leverde dit geen bijzondere problemen op. De overgang van Noorwegen naar IJsland en verder naar Groenland werd vergemakkelijkt door het feit dat de stad Bergen ongeveer dezelfde breedtegraad heeft als Kaap Farvel aan de zuidkust van Groenland. Vikingnederzettingen in IJsland liggen slechts 4° ten noorden van de breedtegraad van Bergen. Om naar IJsland en Groenland te varen, was het dus voor de Vikingen voldoende om de breedtegraad te bepalen om hun koers niet te verliezen en niet naar het zuiden of noorden te gaan. Natuurlijk waren lange overtochten over zee in de vroege middeleeuwen gevaarlijk en bereikten reizigers niet altijd hun doel. Zelfs nadat ze de kust hadden bereikt, waarbij ze vaak hun koers verloren, navigeerden de Scandinaviërs langs de kustlijn om de benodigde stad of baai te vinden. Maar zwemmen in kustwateren brengt veel gevaren met zich mee, vooral tijdens storm of mist. De sagen vertellen veel trieste gevallen waarin helden, nadat ze de kustlijn hadden bereikt, op de kustrotsen neerstortten. De Vikingen begonnen het vaarseizoen in de zomer, bij helder weer, wanneer anticyclonen de boventoon voeren in Noord-Europa.
Al tientallen jaren proberen wetenschappers het mysterie van de navigatie van de Vikingen te ontrafelen, die, zoals bekend, over vrij lange afstanden konden zwemmen. Ze zwommen vaak van Noorwegen naar Groenland zonder hun koers te verliezen en er relatief weinig tijd aan te besteden. Wellicht konden ze dergelijke manoeuvres natuurlijk wel uitvoeren dankzij compacte schepen, de drakkars, die snel zeilden en goed op het water bleven. Maar er zijn legendes dat Scandinavische zeelieden speciale navigatieapparatuur hadden, zoals 'zonnestenen'. De geheimen van hun creatie en gebruik zijn tot op de dag van vandaag niet onthuld.
Schijf Uunartok
Er kon in die tijd geen enkele navigatie van een relatief modern magnetisch type zijn geweest. De matrozen vertrouwden op de wil van de aarde, in de hoop op mooi weer en de juiste koers. Ze lieten zich leiden door de positie van het hemellicht, de sterren, de maan en dergelijke. En alleen de noordelijke zeeën, niet gekenmerkt door een mild klimaat, waren een echte test voor de veroveraars. Hoe hebben de Vikingen, die deze zeeën voortdurend tegenkwamen, ze bevaren?
In 1948 werd een speciaal artefact gevonden: de Uunartok-schijf met interessante markeringen. Volgens de legende gebruikten de Vikingen het als kompas en combineerden het met een bepaalde wonderbaarlijke "solstenen" - "zonnekristal".
In de archieven die tijdens de Vikingtijd zijn gemaakt, kun je vaak informatie vinden over de Uunartok-schijf. Ze schreven erover dat dit apparaat, ondanks het eenvoudige ontwerp, ongelooflijk nauwkeurig is. Het meest interessante is dat dergelijke technologieën in die tijd gelijkgesteld werden met hekserij. Hoe kon de mensheid dan zo’n hightech apparaat uitvinden?
Het is bekend dat de Vikingen in de christelijke wereld van de 9e tot 11e eeuw als vuile en walgelijke heidenen werden beschouwd. Alle andere naties dachten dat dit volk, dat niet eens een staat had, niets opmerkelijks kon hebben. Het bleek dat dit verre van waar is.
Wetenschappers die de Uunartok-schijf onderzochten, suggereerden dat dit product een soort zonnewijzer was met markeringen die overeenkwamen met de hoofdrichtingen. Er zat ook een speciaal gat in het centrale deel van de schijf - een "gnomon". Het licht dat erdoorheen ging werd vergeleken met de markeringen op de schijf, waarna werd bepaald in welke richting het schip bewoog.
Praktische experimenten met de schijf werden uitgevoerd door een medewerker van de Universiteit van Otvos, gevestigd in Boedapest, G. Horvath. Hij stelde vast dat als je de schijf bij helder weer in een bepaalde positie houdt, de schaduw van zijn ‘gnomon’ op een van de markeringen zal vallen. Door het te vergelijken met de markeringen op het kompas, realiseerde Horvath zich dat het Viking-instrument verbazingwekkend nauwkeurig was: de fout bedroeg niet meer dan 4⁰. Door het correct te gebruiken, was het dus echt mogelijk om te navigeren.
Opgemerkt moet worden dat Horvath enkele bijzonderheden in zijn rapport vermeldde. De schijf bleek alleen het meest effectief in de periode van mei tot september, en alleen op een breedtegraad van 61⁰. Op basis hiervan kan worden aangenomen dat de Vikingen het oude kompas alleen in de zomer gebruikten, toen ze het maximale aantal reizen maakten. Het enige dat Horvath niet kon oplossen, was het mysterie van de ‘zonnesteen’.
"Zonnesteen" in de mythologie
Heel lang hebben wetenschappers ruzie gemaakt over de plausibiliteit van de legendes over de Viking-navigatie, die op een bepaalde "zonnesteen" duidden. Sceptici zeiden dat het gewoon magnetisch ijzererts was. Aan de “Zonnesteen” werden magische krachten toegeschreven: hij kon de zon oproepen en een heldere gloed uitstralen.
Archeoloog T. Ramskou uit Denemarken bracht in 1969 de theorie naar voren dat de magische Vikingsteen gezocht moet worden tussen de momenteel bekende kristallen die polariserende eigenschappen hebben. De wetenschapper begon alle mogelijke mineralen in Scandinavië te bestuderen. Als gevolg hiervan koos hij drie kandidaten voor de hoofdrol van de wonderbaarlijke “solstenen”: toermalijn, IJslands spar en ioliet. Al deze kristallen zouden door de Vikingen gebruikt kunnen zijn. Het bleef een mysterie welke van bovenstaande “solstenen” was.
Een Elizabethaans schip wierp in 2003 licht op de zoektocht naar de echte "solstenen".
In 1592 zonk een Elizabethaans schip nabij een Normandisch eiland genaamd Alderney. De crashlocatie werd in 2003 ontdekt, waarna ze deze in detail begonnen te bestuderen. In de kapiteinshut van het gezonken schip vonden ze een stuk transparant materiaal, dat, zoals later bleek, IJslandse spar was.
Deze vondst deed wetenschappers opnieuw nadenken over de ‘zonnesteen’, die al een tijdje volledig vergeten was. Onderzoekers G. Ropar en A. Lefloch besloten de experimenten met het maken van “solstenen” te hervatten, waarbij ze sparrenhout van IJslandse oorsprong als belangrijkste materiaal gebruikten. Ze publiceerden de resultaten van hun experimenten in 2011. Hun ontdekking verbaasde de hele wetenschappelijke wereld.
Het bleek dat de functies van "solstenen" gebaseerd waren op de breking van stralen, die al in de zeventiende eeuw werd beschreven door de Deense wetenschapper R. Bertolin. Het licht dat het mineraal binnendrong, werd in twee stralen gesplitst. Deze stralen hebben verschillende polarisaties, dus de helderheid van de afbeeldingen aan de andere kant van de steen was ook anders en hing af van de polarisatie van het oorspronkelijke licht. Simpel gezegd: om de positie van de zon te berekenen, was het nodig om de positie van het mineraal te veranderen totdat de beelden op de achterkant dezelfde helderheid kregen. Deze methode is zelfs bij bewolkt weer effectief. Op basis hiervan kan worden aangenomen dat de IJslandse spar inderdaad als navigator voor de Vikingen zou kunnen dienen, en wel zo nauwkeurig mogelijk.
Een internationaal wetenschappelijk team heeft bewijs verzameld dat de Vikingen mogelijk ‘polarimetrische’ navigatietechnieken hebben gebruikt.
De Vikingen, bekwame scheepsbouwers en zeevaarders, maakten lange zeereizen in de Noord-Atlantische Oceaan. Een van de belangrijkste zeeroutes uit die tijd verbond het moderne Bergen met het zuidelijke deel van Groenland en liep in het gebied van 61 graden noorderbreedte. Een origineel navigatieapparaat - een houten schijf met schreven en een gnomon - hielp hen tijdens zo'n reis de richting naar het geografische noorden te bepalen.
Als de zon wordt verduisterd door wolken of mist, wordt het apparaat waarvan de gnomon een schaduw moet werpen nutteloos. De Vikingen konden ook niet langs de sterren navigeren onder poolomstandigheden, en ze hadden geen magnetisch kompas.
Onderdeel van een houten navigatieschijf met markeringen gevonden in het zuiden van Groenland.
De linkerhelft van het apparaat ontbreekt. (Illustratie uit Filosofische Transacties van de Royal Society B.)
Omdat in de Noord-Atlantische Oceaan de zon vaak meerdere dagen uit het zicht verdwijnt, suggereerde de Deense archeoloog Thorkild Ramskou eind jaren zestig van de vorige eeuw dat zeelieden op bewolkte dagen dubbelbrekende kristallen gebruikten voor navigatiedoeleinden. Licht dat de atmosfeer van de aarde binnendringt, wordt gedeeltelijk lineair gepolariseerd, en het kristal fungeert als een polarisator, die de Vikingen konden 'kalibreren' door op te merken op welke positie een stukje heldere hemel het helderst leek als het door het kristal werd bekeken, en aan te geven welke positie de zon innam. . Het op deze manier voorbereide apparaat maakte het mogelijk om de positie van de verborgen zon te berekenen.
Veel wetenschappers identificeren het dubbelbrekende kristal met de ‘zonnesteen’ (sólarsteinn), die in de sagen wordt beschreven. In een ervan vraagt Sint Olaf aan Sigurd om hem te vertellen waar de zon is, waarna hij de ‘zonnesteen’ neemt en zelf de positie van het ‘onzichtbare’ (en het weer was bewolkt en besneeuwd) hemellicht bepaalt, waarmee hij bevestigt Sigurds juistheid. Het materiaal voor de “zonnesteen” zou IJslands spar kunnen zijn, een transparante variëteit van calciet, cordieriet of toermalijn.
Het is vermeldenswaard dat een polarimetrisch apparaat met een soortgelijk werkingsprincipe, ontwikkeld in 1948, door SAS-piloten werd gebruikt voor navigatiedoeleinden. Natuurlijke capaciteiten om door het terrein te navigeren, rekening houdend met de polarisatie van zonnestraling, zijn gevonden bij honingbijen Apis mellifera en vele andere geleedpotigen.
IJslandse spar (foto van Nbii.Gov).
De beschreven hypothese is elegant en eenvoudig, maar kent geen waardige alternatieven. Tegelijkertijd is er niet genoeg experimentele informatie die de waarheid ervan bevestigt; De auteurs van een overzichtsartikel in het nieuwe nummer van het tijdschrift Philosophical Transactions of the Royal Society B probeerden alle beschikbare gegevens samen te vatten, waarvan ze de meeste zelf verzamelden.
Een van de eerste experimenten, uitgevoerd in 2005, toonde aan dat de uitspraken van sceptici die een persoon beschouwden die in staat was om op een bewolkte dag nauwkeurig de positie van de zon te bepalen zonder enige instrumenten, ongegrond waren. De onderzoekers namen verschillende foto's van bewolkte en schemerige luchten met behulp van een fisheye-lens met een gezichtsveld van 180 graden, en vroegen vervolgens vrijwilligers om aan te wijzen waar de zon was. Het blijkt dat mensen in moeilijke gevallen zeer belangrijke fouten maken; Natuurlijk zouden ervaren navigators zo'n test met betere resultaten doorstaan, maar zelfs zij zouden niet de vereiste nauwkeurigheid bereiken.
Twee andere experimenten onderzochten de mogelijkheid om "polarimetrische" navigatiemethoden te gebruiken in mist of bewolkte omstandigheden. Bij het observeren van de hemel vanaf de Zweedse ijsbreker Oden en vanaf het grondgebied van Hongarije ontdekten wetenschappers dat het polarisatiepatroon over het algemeen hetzelfde is als dat op een zonnige dag. De Vikingen hadden echter nog steeds gaten in de wolken nodig: als de lucht volledig bedekt is met wolken, is het uiterst moeilijk om de verduistering van het gebied op te merken bij het draaien van het kristal.