domingo, 12 de agosto de 2012

La piedra solar vikinga



La piedra solar de los vikingos

Podcast de El Neutrino 
(cienciaes.com)



Durante la Alta Edad Media, los vikingos dominaron el Atlántico norte. Sin brújula, orientándose sólo por el Sol, atravesaron el océano hasta Islandia, Groenlandia y, hacia el año 1000, llegaron a América. Pero en el Atlántico norte las nieblas y las nubes son frecuentes. ¿Cómo podían orientarse con el cielo cubierto? Cuentan las sagas nórdicas que los marinos vikingos empleaban las "piedras solares", que incluso en días nublados les indicaban la posición del Sol. ¿Es posible determinar la posición del Sol sin verlo?

Es posible porque la luz es una onda transversal. Las ondas transversales vibran en dirección perpendicular a su movimiento; son como las ondulaciones de una serpiente. También hay ondas longitudinales, que vibran en la dirección de su movimiento; como las ondulaciones de una oruga. El sonido es una onda longitudinal. Una característica de las ondas transversales es que se pueden polarizar. Normalmente, las ondas de la luz vibran en todas direcciones en el plano perpendicular a su propagación, pero cuando se polarizan vibran sólo en una dirección. Y resulta que la luz del cielo no sólo está polarizada, sino que de la dirección de esa polarización se puede determinar la posición del Sol. El mismo fenómeno que hace que el cielo sea azul, la dispersión de la luz del Sol por los gases de la atmósfera, hace que esa luz nos llegue polarizada. Por eso funcionan las gafas de sol polarizadas y los filtros polarizadores que emplean los fotógrafos para eliminar reflejos y conseguir cielos de un azul más intenso.

En 1967, el arqueólogo danés Thorkild Ramskou propuso que los vikingos se orientaban gracias a la polarización de la luz del cielo. ¿Cómo la detectaban? Ciertos minerales transmiten la luz de manera diferente según su polarización. Son los cristales birrefringentes, llamados así porque refractan la luz en dos direcciones: al atravesar el cristal, un rayo de luz se divide en dos. Suelen estar presentes en los museos de ciencia: Colocados sobre una imagen hacen que ésta se vea doble. Casualmente, en las costas de Noruega abunda la cordierita, un mineral birrefringente que cambia de color según su orientación respecto a la polarización de la luz incidente, y en Islandia se encuentra el espato de Islandia, una variedad de calcita con la que el danés Rasmus Bartholin descubrió la birrefringencia en 1669.

Hay un inconveniente. Cuando atraviesa las nubes, la polarización de la luz puede variar o desaparecer. Y precisamente cuando está nublado es cuando se necesita determinar la posición del Sol. Pero según un estudio experimental realizado este año por investigadores húngaros, suecos y suizos, la polarización de la luz del cielo cubierto en las latitudes en las que navegaban los vikingos es suficiente para determinar la posición del Sol en los casos de nieblas ligeras e incluso de nubes relativamente espesas que dejen pasar suficiente luz.

Pero todo esto no deja de ser una hipótesis. Las sagas son literatura, y no existen pruebas materiales de que los vikingos conocieran estos fenómenos y los aprovecharan; nunca se ha encontrado una de esas piedras solares.


Artículo: La piedra solar de los vikingos puede ser cierta.


El espato de Islandia es una variedad de calcita transparente y romboédrica, fácilmente exfoliable. Presenta la propiedad óptica de la birrefringencia, es decir, que tiene una doble refracción. Para la longitud de onda de ~590 nm tiene índices de refracción ordinario y extraordinario de 1.658 y 1.486, respectivamente.

Este fenómeno fue descubierto en 1669 por Erasmus Bartholinus (1625-1698), mientras que Christian Huygens (1629-1695) se aproximó a él de una forma sistemática y lo explicó con la suposición de la transmisión de una onda secundaria elipsoidal, además de la principal de forma esférica.


Rasmus Bartholin (latinizado como Erasmus Bartholinus; 13 de agosto de 1625 - 4 de noviembre de 1698) fue un médico y científico danés hijo de Caspar Bartholin el Viejo y Anna Fincke, hija a su vez del matemático Thomas Fincke.

Rasmus Bartholin es más conocido por su trabajo en otras áreas como la física o la óptica, ya que fue el descubridor de la refracción doble de la luz en 1669. Llevó a cabo su descubrimiento en un cristal de espato obtenido en una expedición a Islandia. Pudo observar como la luz se refractaba a través del espato dando lugar a dos rayos que él denominó solita e insolita. La explicación que le dio Bartholin en su momento se basó en la teoría de la luz de Descartes, la cual proponía que el cristal presentaba dos sets de "poros" que daban lugar a la refracción doble. Aunque publicó una descripción muy precisa del fenómeno no fue capaz de comprender su naturaleza física. Fue más tarde, en 1801, cuando Thomas Young propuso la teoría ondulatoria de la luz y se pudo dar una explicación al fenómeno de la refracción doble, que realmente se producía porque el cristal divide la luz dos planos de haces polarizados.

Christiaan Huygens (La Haya, 14 de abril de 1629 - † íd., 8 de julio de 1695) fue un astrónomo, físico y matemático neerlandés, nacido en La Haya.


En el campo de la óptica elaboró la teoría ondulatoria de la luz, partiendo del concepto de que cada punto luminoso de un frente de ondas puede considerarse una nueva fuente de ondas (Principio de Huygens). A partir de esta teoría explicó, en su obra Traité de la lumière, la reflexión, refracción y doble refracción de la luz. Dicha teoría quedó definitivamente demostrada por los experimentos de Thomas Young, a principios del siglo XIX.


¿Cual era la piedra del sol vikinga?

Un espato de Islandia, que es transparente y está hecho de calcita, fue encontrado en los restos del naufragio de un barco isabelinos descubrió hace treinta años en la costa de Alderney, en las Islas del Canal después de que se hundió en 1592, sólo cuatro años después de la derrota de la Armada Española.

Leyenda
vikinga habla de una piedra del sol o la enigmática sólarsteinn que, cuando se levantó hacia el cielo, puso de manifiesto la posición del sol, incluso en días nublados o por debajo del horizonte, revela el estudio.


Durante esta investigación Huygens descubrió la polarización. Cada uno de los dos rayos emergentes de la refracción del espato de Islandia puede extinguirse haciéndolo pasar por un segundo cristal del mismo material rotado alrededor de un eje con la misma dirección que el rayo luminoso.


Los marinos vikingos recorrieron y dominaron el Atlántico Norte durante tres siglos a partir de 900 dC. Un misterio histórico es cómo fueron capaces de navegar sin conocer la brújula, con periodos de día o de noche perpétuos y estando casi siempre nublado en sus dominios, lo que dificultaría enormemente la orientación con las estrellas o el sol. Las leyendas hablan del uso de unas extrañas piedras solares. En 1967 el arqueólogo danés Thorkild Ramskou lanzó una atrevida hipótesis: los vikingos usaban la polarización de la luz dispersada por las nubes. Pocos le creyeron porque no se veía la manera de que pudiesen hacerlo.


La revista del CERN (Centro Europeo de Investigaciones Nucleares) ha publicado un artículo donde se comenta la investigación de unos físicos húngaros. En ella sostienen que los vikingos usaron espato de Islandia, que es un polarizador natural por la propiedad óptica de la birrefringencia. 

Navegando en un día nublado cuando no se tiene idea de dónde está el sol, los vikingos escudriñaban el cielo con un cristal de espato de Islandia, rotándolo mientras barrían el horizonte en un círculo. En un punto determinado encontraban que el brillo aumentaba notablemente a través del cristal. Determinaban así una línea que apuntaba al sol. Continuaban navegando y repetían la operación. Esas dos líneas daban una buena estimación de dónde se encontraba el astro. Con un artilugio móvil, colocaban una antorcha en una posición de esa dirección simulando así la estrella. Con un reloj solar averiguaban no sólo la hora sino que mantenían la posición del sol. De esta manera determinaban y mantenían el rumbo.

Ahora los experimentos han demostrado que un cristal, llamado espato de Islandia, podría detectar el sol con una precisión de un grado - que permite la gente de mar legendario de navegar miles de kilómetros en los días nublados y durante corto noches nórdicas.

Dr. Ropars Guy, de la Universidad de Rennes, y sus colegas dijeron que "una precisión de unos pocos grados puede ser alcanzado", incluso cuando el sol estaba por debajo del horizonte.


El mito

Una saga islandesa describe cómo, durante el tiempo nublado, la nieve, el rey Olaf Sigurd consultado sobre la ubicación del sol. Para comprobar la respuesta de Sigurd, Olaf "agarró una piedra del sol, miró al cielo y vio de donde vino la luz, de la que supuso la posición del Sol invisible"

Utilizando la polarización de la claraboya, como muchos animales, como hacen las avispas, los vikingos podrían haber utilizado para darles las marcaciones verdaderas.

Las rutas de los vikingos en el Atlántico Norte fueron a menudo objeto de una densa niebla y la piedra también podría ser utilizada para localizar el sol en días muy nublados.

Los investigadores dijeron que sunstones(piedra del sol) como podría haber ayudado a los vikingos en su navegación desde Noruega a América antes del descubrimiento de la brújula en Europa.
 
Ellos se han basado en los rayos penetrantes del sol se refleja a través de un pedazo de la calcita. El truco es que la luz proveniente de 90 grados frente al sol se polariza por lo que incluso cuando el sol está por debajo del horizonte, es posible decir de dónde es.

Se utilizó la doble refracción de la calcita para localizar el sol girando los cristales hasta que ambos lados de la doble imagen son de igual intensidad.

La navegación se basa en tablas que muestran la posición del sol en el cielo en diferentes momentos del año, antes de que el uso de la brújula por los europeos, alrededor del siglo 12.

Añadieron los investigadores: "El descubrimiento abre nuevas posibilidades de Alderney, ya que parece muy prometedor para encontrar perchas Islandia en otros antiguos naufragios, o en sitios arqueológicos ubicados en el mar tales como el asentamiento vikingo con la reparación del barco descubierto recientemente en Irlanda."




La dispersión por las moléculas de aire en la atmósfera provoca que la luz solar se polarice, con la línea de polarización siendo tangencial a círculos centrados en el Sol. Por lo que Ramskou defendía que sosteniendo un cristal de calcita contra el cielo y rotándolo para comprobar la dirección de la polarización de la luz que pasa a través de él, los vikingos podrían haber deducido la posición del Sol, incluso cuando estaba oculto tras las nubes o niebla, o estaba justo bajo el horizonte.

Los historiadores han debatido la posibilidad desde entonces, algunos defendiendo que esta técnica habría sido inútil, dado que sólo funcionaría si el cristal se apuntase a ciertas zonas de cielo claro, y en tales condiciones sería posible estimar la posición del Sol a simple vista, por ejemplo a partir de la cobertura brillantes sobre las nubes.

Gábor Horváth, investigador óptico de la Universidad de Eötvös en Budapest, y Susanne Åkesson, ecóloga de migraciones de la Universidad de Lund en Suecia, han estado poniendo a prueba estas suposiciones desde 2005. El número especial de Philosophical Transactions of the Royal Society B en el cual aparece su revisión está dedicado a la investigación biológica sobre la luz polarizada.
 
En un estudio, los investigadores tomaron fotografías de cielos parcialmente nubosos o en ocaso en el norte de Finlandia a través de una lente de ojo de pez de 180º, y pidieron a sujetos de prueba que estimasen la posición de Sol. Los errores de hasta 99º llevaron a los investigadores a concluir que los vikingos no podían haber dependido de la simple vista para evaluar la posición del Sol.

Para comprobar si las piedras solares funcionaban mejor, en 2005 midieron los patrones de polarización de todo el cielo bajo un rango de condiciones atmosféricas durante una travesía del Océano Ártico a bordo del rompehielos sueco Oden.


Los investigadores quedaron sorprendidos al encontrar que, en días nublados o condiciones totalmente cubiertas, el patrón de luz polarizada era similar al de cielos despejados. La polarización no era fuerte, pero Åkesson cree que aún así podría haber proporcionado a los navegantes vikingos una información útil.

“Probé tales cristales durante un día lluvioso y cubierto en Suecia”, comenta. “El patrón de luz variaba dependiendo de la orientación de la piedra”.

Tanto ella como Horváth están ahora planificando más experimentos para determinar si los voluntarios pueden medir con precisión la posición del Sol usando cristales en distintas condiciones atmosféricas.
 
Sean McGrail, que estudia la navegación antigua en la Universidad de Oxford, en el Reino Unido, dice que el estudio es interesante, pero que no son una prueba real para indicar si realmente los vikingos usaron dichos cristales. “Se puede demostrar cómo podrían haberlos usados, pero eso no es una prueba”, señala. “La gente ya navegaba mucho antes sin estos instrumentos”.

Los registros escritos supervivientes indican que los vikingos y los primeros navegantes medievales cruzaban el Atlántico Norte usando la posición del Sol en días claros como guía, en combinación con la posición de las líneas de costa, patrones de vuelo de las aves, rutas de migración de las ballenas y nubes lejanas sobre islas, dice Christian Keller, especialista en arqueología del Atlántico Norte en la Universidad de Oslo. “No tienes que ser un mago”, comenta. “Pero tienes que combinar una gran variedad de observaciones distintas”.

Keller dice que está “totalmente abierto” a la idea de que los vikingos también usaran piedras solares, pero está esperando pruebas arqueológicas. “Si encontramos un naufragio con un cristal a bordo, entones sería feliz”, señala.

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1 comentario:

Sandra Ramon dijo...

Es una idea muy interesante (creo que ya la habíamos comentado alguna vez).
A falta de medios más avanzados, tenían que utilizar los recursos que tenían a su alcance para poder navegar con precisión y no ir a la deriva, cosa que parece que no era la norma.

En fin, supongo que como muchas otras cosas de la antigüedad, hay hechos que quizás nunca sepamos del todo.

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