В скандинавской саге, сложенной в конце IX-начале Х века, есть такой эпизод плавания викингов при пасмурной погоде при полной невозможности ориентироваться по Солнцу:
"Погода стояла облачная и штормовая… Конунг осмотрелся и не нашел ни клочка голубого неба. Тогда он взял солнечный камень, поднял его к глазам и увидел, где Солнце шлет свой луч через камень”.
Упоминания о магическом солнечном камне (sólarsteinn), позволяющем мореходам определять положение светила, когда небо закрыто тучами, имеется и еще в одной саге - в саге о норвежском конунге Олаве Святом. Но там этот загадочный инструмент появляется среди волшебных предметов, из-за чего ученые сомневались в реальном существовании этих камней.
Однако 1967 году известный датский археолог Торкильд Рамскоу (Thorkild Ramskou) предложил свое вполне разумное объяснение легендам о солнечном камне. Он выдвинул гипотезу, что в древних источниках речь шла о прозрачных минералах, обладающих свойствами поляризации проходящего через них света. В 1969 и 1982 годах вышли книги Рамскоу, посвящённые солнечному камню и навигации викингов. В чем же суть идеи Рамскоу?
Поляризационный фильтр, направленный на покрытое облаками небо, позволяет определить, где именно находится солнце.
Как?
Поскольку, в соответствии с моделью неба Рэлея, поток солнечного света поляризован, мореходы могли смотреть на небо через обладающий поляризационными свойствами камень, медленно поворачивая его в разные стороны. Если очень просто: где-то небо было очень темным, а где-то сильно светлело. Такие наблюдения позволяли с необходимой для навигации точностью определить, где находится Солнце.
Специалисты по минералам назвали сразу несколько вариантов cолнечного камня викингов. Ими могли бы быть: исландский шпат (прозрачный вариант кальцита), а также турмалин и иолит. Какой именно минерал использовался древними скандинавами, утверждатиь сейчас сложно. Им были доступны все эти камни. Более того, разные мореходы могли использовать разные кристаллы.
Интересно, что сам солнечный свет не поляризован, его поляризуют именно облака. Поэтому этот метод навигации используется именено в пасмурную погоду.
В современную эпоху навигацию с помощью поляризованного света заново открыли только в ХХ веке. Именно этот способ использовался в полярной авиации (в приполярных северных широтах магнитный компас не сильно надежная штука) вплоть до изобретения радиокомпаса и появления спутниковой навигации. А викинги знали этот метод более тысячи лет назад. Кстати пчелы, используют его с момента появления на планете Земля, так как их глаза воспринимают поляризованный свет.
Как примерно работал "компас" викингов, было ясно давно, но вот экспериментально идею долго не могли проверить. До тех пор, пока этим вплотную не занялся исследователь Габор Хорват (Gábor Horváth) из университета Отвоса в Будапеште. Вместе с коллегами из Испании, Швеции, Германии, Финляндии и Швейцарии он изучал картины поляризации света под пасмурным небом (а также в тумане) в Тунисе, Венгрии, Финляндии и на широте полярного круга. Измерения велись при помощи точных поляриметров. В результате удалось выяснить следующее:
"Исходный (от так называемого рассеяния первого порядка) рисунок поляризации на небосводе всё ещё обнаружим даже под облаками, хотя он весьма слаб, и в него вносит "шум" сама облачность (либо туманная пелена). В обеих ситуациях совпадение картины поляризации с идеальной (по релеевской модели) было тем лучшим, чем тоньше покров облаков или тумана и чем больше в нём разрывов, поставляющих хоть толику прямых солнечных лучей".
Кроме того, Габор Хорват и его соратники смоделировали навигацию в условиях очень пасмурного неба. Оказалось, что и в таком случае, теоретически, по нему можно вычислить положение Солнца. Вооружённые солнечными камнями викинги едва ли могли заметить слабые колебания в яркости неба при взгляде через кристалл. Навигация под плотной оболачностью, если и была возможной, всё же была неточной.
Тем не менее, исследование Хорвата и его команды и объяснение его работы Торкильдом, показало, что легенды о солнечном камне - вполне правдоподобны и научно обоснованы.
По мнению двух бретонских физиков, Альберта Ле Флоха и Гая Ропара, солнечный камень, скорее всего, являлся кристаллом кальцита (точнее, его разновидности - исландского шпата). Этот минерал (карбонат кальция), в частности, и сегодня используется в некоторых типах микроскопов. Кальцит способен отклонять световые лучи в соответствии с их поляризацией, не теряя света. Таким образом, он позволяет определить положение солнца за облаками даже через несколько часов после того, как оно скрылось за горизонтом.
Некоторым косвенным подтверждением использования кальцита (а именно исландского шпата) для навигации может служить его обнаружение при исследовании останков крушения в 1592 году британского корабля неподалеку от Олдерни.
P.S. За материал отдельное спасибо моей подписчице Елене Добрыниной