Як магія вікінгів виявилася фізикою

Вважалося, що «сонячний камінь» зі скандинавських саг це просто міфічний предмет. Але він існує - і працює.

Вікінги бачили сонце крізь хмари за допомогою описаного в сагах сонячного каменю. З його допомогою вони прокладали шлях через океан. Як саме це їм вдавалося - вчені не могли розібратися кілька десятиліть. Шлях дослідників до розгадки секрету сонячного каменю виявився не менш звивистим, ніж шлях вікінгів до Гренландії. Зате тепер кожен може за кілька хвилин спорудити древній навігаційний девайс.

Наскільки вікінги були хорошими мореплавцями, допоможе зрозуміти такий приклад. Римляни, що століттями тримали у своїй владі майже весь цивілізований світ, боялися плавати у відкритому морі.

Не тільки римляни були такими полохливими: фінікійці вважаються неперевершеними мореплавцями давнини, але їхній знаменитий заплив близько 600 року до н.е. був каботажним - навколо Африки. Для людини давнини ця ситуація була рівнозначною переходу в потойбічний світ. І цьому були причини: звідти, з-за моря, не поверталися.

Тепер поглянемо на вікінгів: бородаті мореплавці пливуть через Атлантику, немов переступаючи через калюжу.

Але як вони орієнтувалися? Незрозуміло, чи був у вікінгів компас, але, так чи інакше, на півночі він практично не потрібен. Магнітний полюс - точка, де силові лінії магнітного поля Землі входять всередину планети під прямим кутом - близько, і стрілка компаса, що орієнтується вздовж силової лінії, вже за пару сотень кілометрів від полюса дивиться, по суті, вниз.

Якщо немає компаса, залишається орієнтуватися по сонцю і Полярній зірці. Полярна зірка прямо вказує на північ. Сонце опівдні знаходиться над точкою півдня. В інші моменти положення півдня (а значить, і півночі), спостерігаючи сонце, нескладно визначити за допомогою сонячного годинника. Такі пристрої знаходили і на кораблях вікінгів.

Але що, якщо сонця не видно? Часто не видно ні сонця, ні Полярної зірки. І навіть знаючи час, ми зорієнтуватися не зможемо. Сонця немає, значить, ми не можемо помістити тінь «стрілки» сонячного годинника на потрібний сектор і дізнатися напрямок на південь.

Проте, вікінги орієнтувалися і в хмарні дні, і секрету свого не таїли. Відкриваємо Сагу про св. Олафа. «Погода була хмарною, йшов сніг. Святий Олаф [...] попросив Сігурда сказати йому, де сонце. Сігурд взяв сонячний камінь, подивився на небо і побачив, звідки прийшло світло. Так він з'ясував місце перебування невидимого сонця».

Тепер ми знаємо, що тут описана процедура так, як вона і виглядала в реальності. Коли ви дочитаєте до кінця цей текст, ви самі навчитеся бачити крізь хмари. Але історики думали, що це казка. Хіба мало в сагах магічних предметів.

У 1967 році датський археолог Торкілд Рамскоу (Thorkild Ramskou) припустив, що сонячний камінь - це кристал ісландського шпату. Учений звернув увагу, на дивовижні оптичні властивості цього мінералу. Він дозволяє розділяти «просто світло» і поляризоване світло. Воно і допомагало знаходити на небі сонце, припустив Рамскоу. Ісландський шпат в достатку знаходять на пляжах Норвегії та Ісландії: підбирай і користуйся.

У 2011 році з'явилася стаття колективу дослідників, які, обґрунтувавши теоретично і перевіривши експериментально кілька способів орієнтування за допомогою ісландського шпату, зупинилися на одному. А в 2013 році вийшло комплексне дослідження, де досконально вивчений і сам кристал, знайдений археологами в уламках корабля, а головне, пояснено, що він робив на кораблі Єлизаветинської епохи. Виявляється, гармати, що стояли на судні, відхиляли стрілку компаса. Компенсувати це відхилення тоді не вміли. Ось і знадобився магічний камінь зі скандинавських саг.

З тих пір мало хто сумнівається, що вікінги користувалися для орієнтування ісландським шпатом. Хоча подекуди продовжують звучати сумніви: мовляв, спосіб складний, навряд чи «волохаті дикуни» до нього додумалися. Автор цих рядків зробив аналог приладу вікінгів, і переконався: все дуже просто.


Роздвоєння реальності

Візьміть в руки кристал ісландського шпату (в будь-якому інтернет-магазині він коштує близько 100 грн). Начебто нічого примітного. Просте скельце.

Тепер подивіться крізь нього на навколишній світ. Дивно, але всі предмети виглядають роздвоєними. Ускладнимо дослід. Візьміть лазерну указку, і пропустіть лазерний промінь крізь кристал. Чудо! В кристал входить один промінь, а виходить два. Причому промені, що вийшли з каменю, не розходяться, а так і йдуть паралельно. Відстань між ними близько 4-5 мм, цей параметр називається хід. Запам'ятаємо цей термін.

У 1669 році дослідник Расмус Бартолін, який знайшов дивну поведінку світла в кристалі, був уражений не менше, ніж ви. Це явище називається подвійне променезаломлення. Один пучок світла називається звичайним, інший незвичайним. Нагадує інструкцію до набору «Фокуси для школярів», але, як не дивно, це наукові терміни. Звичайне світло проходить крізь кристал, як крізь скло. А незвичайне відхиляється від нього на відстань ходу.

Чим же вони відрізняються? Справа в тому, що незвичайний промінь - поляризований. Кристал ісландського шпату виявляє в пучку світла поляризовану компоненту і відокремлює її. Він сортує світло, як магніт сортує тверду речовина. Якщо притулити магніт до суміші піску та залізних ошурків, він залізо притягне, а на піщинки не зверне уваги.


Поляризація веде до полюса

Світло блакитного неба досить сильно поляризоване через розсіювання на атомах кисню. Ступінь поляризації неба максимальна на відстані 90 градусів від сонця. Хмари змазують картину поляризації, але в цілому вона залишається. Залишилося поєднати цей факт і надздібності кристала ісландського шпату.

«Еврика» накрила дослідників, коли вони здогадалися взяти шматок картону, прокрутити в ньому дірку, і дивитися через кристал не так на небо, а на цю дірку.

Око побачить два отвори замість одного. Штука в тому, що отвори будуть нерівної яскравості, один яскравіший за інший. Поляризований, незвичайний промінь, не зобов'язаний бути такої ж сили, як неполяризований, звичайний. Але, обертаючи кристал, можна домогтися збігу яскравостей. Мовою фізиків це називається «точка деполяризації». Так ось, коли яскравості отворів збігаються, кристал своєю «довгою» діагоналлю показує на сонце.

Що далі? Скажімо, за допомогою кристала ми зрозуміли, що сонце знаходиться ось на цій лінії. Візьмемо іншу точку похмурого неба, і подивимося через кристал на неї. Ми отримаємо другу лінію. Їх перетин дасть нам положення істинного сонця. Звичайно, «перетинати» лінії доведеться подумки. Точність буде не дуже високою. Але все одно краще, ніж нічого.

Однак нам потрібно не саме сонце, а точка півдня. Згадаймо, що ми говорили вище. Для орієнтування потрібно приблизно знати час, і розуміти, де знаходиться сонце. Дослідники припустили, що моряк брав запалений факел, і вставав з того боку (щодо сонячного годинника), де, як показав кристал, розташовується сонце. Тінь стрілки сонячного годинника падала туди, куди падала б тінь сонця. Залишилося, обертаючи годинник, поєднати тінь з рискою, відповідною поточному часу, і знайти, нарешті, південь.

---

© знайдено в мережі