Исландский шпат — это прозрачная разновидность кальцита (CaCO₃), обладающая уникальным оптическим свойством — двойным лучепреломлением. Когда свет проходит через этот кристалл, он расщепляется на два луча, создавая эффект раздвоения изображения.
Именно это свойство использовали древние мореплаватели для определения положения солнца даже в облачную погоду или туман. Вот строки из Саги о св. Олафе, действие которой происходит в 11 веке: «Погода была облачная, шёл снег. Святой Олаф […] попросил Сигурда сказать ему, где солнце. Сигурд взял солнечный камень, посмотрел на небо и увидел, откуда пришёл свет. Так он выяснил положение невидимого солнца».
Сначала историки не придавали значения этому загадочному "солнечному камню", считая его частью мифов и легенд. Однако с развитием науки встал вопрос: как же скандинавские мореплаватели смогли достичь Гренландии, России и даже Северной Америки за несколько столетий до появления магнитного компаса?
Тайна солнечного камня: как исландский шпат помогал викингам?
Пик путешествий викингов пришелся на IX-X века, в то время как магнитный компас в Европу попал только в XIII веке. Как же они ориентировались в открытом море?
Ответ был найден, когда среди обломков английского судна 16 века, затонувшего в проливе Ла-Манш, обнаружили кристалл исландского шпата. Ученые провели эксперименты с этим минералом и подтвердили его использование для навигации.
Как это работает: эксперименты с исландским шпатом
Суть эксперимента заключается в наблюдении участков неба через исландский шпат, прикрытый листом непрозрачного материала с отверстием. Видимый свет, идущий от солнца, поляризован во всех возможных плоскостях. Благодаря свойству двойного лучепреломления, при прохождении естественного света внутри кристалла пучок раздваивается и из минерала уже выходят два параллельных луча, поляризованных во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Глаз увидит два отверстия вместо одного. И они будут неравной яркости, одно ярче другого. Поляризованный, необыкновенный луч, не обязательно такой же по яркости, как неполяризованный, обыкновенный. Но, вращая кристалл, можно добиться совпадения яркостей. На языке физиков это называется «точка деполяризации».
Так вот, когда яркости отверстий совпадают, кристалл своей «длинной» диагональю показывает на солнце. С помощью этого метода можно точно определить направление солнца с погрешностью всего в 5°. Более того, метод работает даже в самых неблагоприятных условиях — в тумане или при сильной облачности. Таким образом, не осталось никаких сомнений в том, что магический «солнечный» камень, помогавший преодолевать тысячи километров бесстрашным скандинавским мореплавателям, представляет собой прозрачный кальцит – исландский шпат.
Исландский шпат в истории и современности
После изобретения компаса в XVI веке, исландский шпат всё ещё оставался полезным инструментом. Стрелка компаса на борту корабля часто сбивалась из-за близости пушек, и солнечный камень служил важным дополнительным навигационным прибором.
Исландский шпат получил своё название от крупного месторождения в Исландии, где был найден первый крупный кристалл. В нашей стране самые прозрачные кристаллы добывают в Красноярском крае, их вес достигает 500 кг.
Удивительные способности исландского шпата и в наше время находят применение в поляризационных микроскопах, оптических и оптоэлектронных системах.