La calcita podría haber sido usada como una ayuda para la navegación
Los registros antiguos nos dicen que la intrépida gente de mar vikinga que descubrieron Islandia, Groenlandia y, finalmente, América del Norte navegaban usando señales, aves y ballenas... y poco más. Hay pocas dudas de que los marineros vikingos también habrían utilizado las posiciones de las estrellas en la noche y el sol durante el día, y los arqueólogos han descubierto (archivo PDF) lo que parece ser una especie de reloj de sol de navegación vikinga. Pero sin brújulas magnéticas, como todos los marineros antiguos, habrían tenido que sufrir para encontrar su camino una vez que se nublase el cielo.
Sin embargo, también hay varios informes en sagas nórdicas y otras fuentes de una sólarsteinn o "piedra solar". La literatura (archivo PDF) no dice cómo o para qué se utilizó pero ha provocado décadas de investigación examinando si esto podría ser una referencia a una forma más interesante de herramienta de navegación.
La idea es que los vikingos pudieron haber utilizado la interacción de la luz del sol con determinados tipos de cristal para crear una ayuda a la navegación que incluso podría haber trabajado en condiciones nubladas. Esto significaría que los vikingos habían descubierto los principios básicos de la medición polarizada de luz siglos antes de que se explicarán científicamente y que hoy en día son utilizados para identificar y medir diferentes sustancias químicas. Los científicos están cada vez más cerca de establecer si esta forma de navegación hubiera sido posible, o si es sólo una teoría fantasiosa.
Dispersión y polarización
Para entender cómo podría haber funcionado esto tenemos que entender algunas cosas acerca de la forma en que puede verse afectada la luz, y, en especial, la luz solar. Luz proveniente del sol es dispersada y polarizado por la atmósfera. Esto ocurre cuando la luz es absorbida y reemitida con la misma energía por las moléculas de aire y en diferentes cantidades dependiendo de la longitud de la onda de luz. El extremo azul del espectro de luz se dispersa más que el rojo, como se explica en la teoría desarrollada por el físico británico Lord Rayleigh en el siglo XIX. La dispersión de partículas en la atmósfera explica por qué el cielo se ve azul.
Más importante aún, las ondas de luz dispersas también están polarizadas en cierta medida. Eso significa que vibran en un plano y no en todas las direcciones a la vez. La cantidad de polarización que experimenta un haz de luz solar depende de su ángulo con el espectador y si la luz se ha dispersado aún más por la nube y otras partículas que provocan la despolarización.
Alrededor de la costa de Noruega e Islandia se encuentran trozos cristalinas de carbonato de calcio conocidos como calcita o espato de Islandia. Cuando la luz solar polarizada entra en un cristal de calcita sucede algo muy interesante. La calcita es fuertemente birrefringente, lo que significa que divide la luz que pasa a través de ella en dos ondas separadas que están dobladas o refractadas en diferentes direcciones y con diferentes intensidades, aunque la intensidad total será constante.
Esto significa que los objetos vistos a través de un cristal de calcita aparecen en doble. Más importante para nuestros propósitos, las diferentes intensidades de las dos ondas de luz depende de cómo es polarizada la luz original y la posición y orientación del cristal frente a la fuente de luz.
La turmalina y la cordierita son cristales con propiedades similares, excepto que en lugar de dividir la luz como la calcita son fuertemente dicroicos. Esto significa que absorben un componente de polarización más fuertemente que el otro. Una vez más, las propiedades dicroicas dependen de cómo es polarizada la luz original y la posición y orientación del cristal en comparación con la fuente de luz.
Así que, al menos en teoría, examinando cómo pasa la luz del sol a través de uno de estos cristales - y calibrando adecuadamente - podrían ser utilizados como una guía para los navegantes y estimar la posición del sol. Esto podría permitir determinar la dirección del norte geográfico - incluso sin la comprensión de los principios científicos detrás de estos fenómenos.
Si hacemos la gran suposición de que los vikingos tenían estos cristales sólarsteinn a bordo de sus buques y, más importante aún, sabían lo que estaban haciendo con ellos, la cuestión se trata de si la diferencia de la luz sería detectable a sus ojos. Y si sería detectable con exactitud suficiente (por errores debidos a las imperfecciones de los cristales y la despolarización), para ser utilizados como una ayuda para la navegación incluso en condiciones nubladas.
Prueba de la teoría
La última de una impresionante lista de publicaciones sobre el tema apareció recientemente en Royal Society Open Science, tratando de abordar esta precisa cuestión. Gabor Horvath y sus colegas analizaron si las señales ópticas de estos tres tipos de cristal serían lo suficientemente fuertes como para ser detectadas, y con suficiente exactitud para predecir la posición del sol bajo un cielo nublado.
Para ello simularon las condiciones, incluyendo la posición del sol, de un viaje vikingo entre Noruega, el sur de Groenlandia y Terranova. Encontraron que en los cielos claros, en los que el grado de polarización era alto, los tres cristales sí mostraron señal suficiente y una buena precisión. En condiciones de nubosidad, en las que el grado de polarización fue algo menor, pero todavía relativamente alto, la cordierita y la turmalina funcionaron mejor que la calcita.
Sólo la calcita muy pura (con impurezas ópticas eliminadas) trabaja a un nivel similar al de los otros dos cristales. Si la luz del Sol era de muy baja polarización, la calcita apareció dando los mejores resultados en la predicción de la posición del Sol a través de las nubes. Y en condiciones nubladas más gruesas o niebla, los errores de medición eran demasiado altos para los tres cristales.
El equipo de Horvath está ahora mirando más errores involucrados en la predicción de la posición geográfica del Norte para utilizar esta información. Si el método no funciona en condiciones nubladas cuando se utiliza el tipo de cristales imperfectos que los vikingos probablemente habrían poseído, toda la teoría está probablemente equivocada. Y en días claros habría sido más fácil simplemente usar relojes de sol calibrados.
Pero si los investigadores establecen que las piedras solares podrían haber tenido la precisión suficiente para determinar la dirección del Norte geográfico, entonces la idea parece factible. Todo lo que quedará para demostrar esta fascinante teoría sería encontrar finalmente un barco vikingo con una piedra solar calibrada en él. Eso, sin embargo, puede tomar algún tiempo.
