Bez magnetického kompasu najeli tisíce kilometrů. Objevili Ameriku. Výborně se orientovali podél pobřeží, ale i na širém moři. Vikingové. Podle legendy je naváděl sluneční kámen. Vědci nyní hlásí: Skutečně fungoval. A my víme jak.

Schopnost mořeplavby a zřejmě bezchybná navigace, která umožnila Vikingům mezi 8.–11. století expandovat ze Skandinávie až do Severní Ameriky, byla po léta záhadou nejen pro archeology, ale i historiky a fyziky.

Vikingové totiž na svých výpravách museli čelit nepřízni počasí, sněhovým vánicím, mlze, zatažené obloze i celodennímu šeru polární noci.

Bojovní mořeplavci se tedy nemohli spoléhat jen na jasnou hvězdnou či slunečnou oblohu. Jenže jak se orientovat, když hutná mračna sotva propouštějí šero?

Přesto jejich dobyvačné výpravy obsáhly nejen Severní ledový oceán, Vikingové bojovali také na Britských ostrovech, v Normandii, pronikli do Středomoří i do východní Evropy.

Podle nově představených expertiz jim k navigaci sloužil průsvitný krystal.

Vikinský filtr

„Pomocí krystalu lze určit rovinu polarizace denního světla, a tím pádem Slunce ukryté za mraky,“ tvrdí Guy Ropars z univerzity ve francouzské Remeši, který testoval islandský vápenec a tvrdí, že právě tento krystal Vikingové užívali k navigaci.

Tento druh vápence je ve Skandinávii běžný, je čirým, chemicky čistým kalcitem, u kterého při průchodu světelného paprsku dochází k dvojlomu (viz BOX) a kámen pak pomáhá odhalit lineární polarizaci světla, tedy pouze vlnění světla v jedné rovině.

„Nepřemýšleli jsme v termínech polarizace, spíše jsme se záměrně rozhodli zničit světelnou polarizaci,“ říká Ropars, který vede laboratoř pro laserovou fyziku. „Islandský vápenec se teoreticky i experimentálně chová jako dokonalý depolarizér.“.

Jinými slovy – krystal funguje podobně jako polarizační filtr u fotoaparátů, takže když se vápenec specificky natočí proti obloze, propustí jen světlo polarizované pouze z jednoho směru a zbytek odfiltruje.

Magická sága

O takzvaných slunečních kamenech se pod názvem sólarsteinn zmiňují i dochované vikinské ságy.  Takový „krystalický zázrak“ vystupuje v legendě o Sigurdovi (??), kdy chce král Olaf určit polohu Slunce:

„Hustě sněžilo, jak Sigurdor předpověděl. Král povolal Raudúlfurovy syny, Sigurda a Dagura. Král je vyzval, aby se podívali ven, na celé obloze nebylo možno vidět jasné nebe. Pak se král zeptal Sigurda (SIGURDORA???).

Odpověděl jasně. Poté se král chopil slunečního kamene a držel ho směrem vzhůru. Viděl, kam směřoval paprsek světla z kamene, a byl to přesně tentýž směr, který určil Sigurdor.“.

První pátrání po tajemství kamene

Hledání tajemného kamene sahá již do roku 1967, kdy dánský archeolog Thorkild Ramskou (1915–1985) vyslovil domněnku, že by mohlo jít o krystal turmalínu nebo cordieritu či dvojlomného vápence, čistou formu kalcitu, která je ve Skandinávii běžná.

Tento polarizovaný krystal propouští světlo pouze pod určitým úhlem. Vikingové by tak podle dánského archeologa byli schopní najít Slunce i v okamžiku, kdy bylo za mraky, v mlze, či dokonce ještě za horizontem.

Ramskoueho teorie však zapadla, respektive na ni reagovalo jen pár kritiků, jejichž výtky lze shrnout tím, že sluneční světlo by bylo přece na obloze poznat, a tudíž žádného krystalu netřeba.

Na scénu vstupuje Maďarsko

V roce 2011 oprašuje teorii z 60. let optik Gábor Horváth z univerzity Eötvöse Loránda v Budapešti, když spolu s švédskou kolegyní, profesorkou Susanne Åkessonovou, po letech bádání vyvracejí argumenty tehdejších kritiků.

V jedné ze studií vědci fotografovali zamračenou oblohu za soumraku pomocí širokoúhlého objektivu, takzvaného rybího oka, takže snímky zachycovaly naráz úhel 1800. Poté nechali dobrovolníky určit, kde se za mraky nachází Slunce.

„Lidé se spletli až o 900, což byla skutečně překvapující chyba. Test nás tak přivedl k závěru, že Vikingové polohu Slunce schovaného za mraky nemohli pouhým okem odhadnout,“ uvedl Horváth, který vede na univerzitě laboratoř environmentální optiky.

Optické dovednosti

Síly vědců se nyní zaměřily na hledání originálního sólarsteinnu, a zkoušeli proto cestu dánského archeologa, tedy polarizaci světla. Při cestě na ledoborci Oden po Severním ledovém oceánu měřili druhy světelné polarizace už v roce 2005.

Vědci překvapivě odhalili, že v mlze nebo při zcela zatažené obloze byly světelné obrazce polarizovaného světla v podobné intenzitě jako za jasného počasí. Ve špatných světelných podmínkách se jim tedy podařilo prokázat roli polarizovaného světla a možnost, že ji Vikingové mohli využívat, ačkoli nebyla tak výrazná, nakolik si dánský archeolog myslel.

„Krystal podobný slunečnímu kameni jsem pak sama zkoušela při dešti ve Švédsku,“ vypráví Åkessonová. „Světelné obrazce se měnily v závislosti na orientaci kamene,“ říká vědkyně.

Jak solární kámen naváděl?

Podle Roparse se takto Vikingové podívali do krystalu v jeho depolarizované poloze a následně takto natočeným „sólarsteinnem“ ucukli. V jedné poloze se kámen rozzářil a mořeplavci mohli vidět jasně žlutý objekt.

Tomu se říká Haidingerův snop. Jedná se o kanárkově žlutý obrazec ve tvaru snopu či přesýpacích hodin, přičemž kolmo na něj je vidět stejný obrazec šmolkově modré barvy (uprostřed většinou překrytý žlutou částí obrazce).

Celý obrazec není úhlově větší než 5°. Rovina polarizace lineárně polarizovaného světla je kolmá právě na žlutý obrazec. A Slunce se tedy nachází za mraky přesně v tom místě, kde je záře nejjasnější.

Hmyz se orientuje stejně

Je prokázáno, že tento Haidingerův snop je vlastně šestým smyslem u hmyzu, hlavonožců, obojživelníků a dalších zvířat, kteří se podle polarizace orientují ve vodě či na obloze. Ropars prokázal, že stejně se orientovali právě i Vikingové.

Své tvrzení francouzský vědec prokázal také na skupině dobrovolníků – nejprve je tuto metodu identifikace Slunce naučil a pak je nechal za mraky skrytý kotouč určovat. „Jejich odpovědi byly přesně do maximální odchylky 5 stupňů,“ říká Ropars.

„Pakliže Vikingové propojili identifikaci polarizovaného světla ještě s další metodou navigace, nemohli mít problém,“ tvrdí sebevědomě Ropars s tím, že jde o jasný důkaz funkčnosti, a tedy o potvrzení existence solárního kamene.

Archeologické nálezy už potvrdily existenci takzvaných slunečních kompasů, které jsou podobné slunečním hodinám. Jsou to nálezy z polské Wolině a grónského sídla Uunartoq.  Podle všeho však vikinská navigace byla jinak velmi primitivní.

Spekuluje se, že se tito udatní mořeplavci orientovali také podle chuti moře, neboť u břehů je slanější. Pomocí dlouhých naběraček vodu nabírali a dokázali i v mlze určit, jak daleko je pevnina.

Mořskou oblast dokázali také určit podle barvy moře, mořských řas či chaluh. Při plavbě přes oceán s sebou také brali mořské ptáky, které pak v letu sledovali. Když se pták vrátil zpátky na loď, byla země ještě daleko.

Vědci jsou skeptičtí

Někteří vědci jsou však k Roparsovým závěrům skeptičtí. Americký specialista na vnímání polarizace u zvířat Tom Cronin například tvrdí, že polarizovaného světla nebývá vždy dost. Rozdíly ve vzhledu kamene mohou být tak malé, že si jich lidské oko téměř nevšimne. „Podle mého by to fungovalo, ale ne příliš přesně,“ shrnul svůj názor Cronin.

Obecně však archeologům vadí, že chybí konkrétní hmotné doklady pro potvrzení hypotézy. „Přesvědčí nás až nález příslušného krystalu ve vraku vikinské lodi,“ zní na akademické půdě.

Archeologie je pozadu

Archeologové opravdu zatím žádný konkrétní vikinský sluneční kámen nenalezli. Roparsovu teorii však možná vysvětluje nedávný objev záhadného krystalu, který se našel ve vraku lodi španělské armády potopené v roce 1592. Loď byla objevena u britského ostrova Alderney v Lamanšském průlivu.

Magnetické kompasy se v Evropě začaly užívat již ve 12.–13. století. „Domníváme se, že i tento krystal byl prototyp optického kompasu, a tedy že se sluneční kameny k navigaci běžně užívaly i v této době,“ tvrdí Ropars, který se na místo nálezu vypravil.

„V Alderney jsme ověřili, že jedno jediné dělo, vyzdvižené z vraku, díky své kovové mase může narušit orientaci magnetického kompasu o 90 stupňů. Takže k vyloučení veškerého navigačního omylu v době schovaného Slunce mohlo mít v té době použití optického kompasu zásadní význam,“ argumentuje Ropars.

Teď už zbývá jen si tento krystal vyzkoušet i natvrdo na širém moři. Kdo si troufne jako první?

Prastaří cestovatelé Vikingové

*Vikingové, podle slova vikingr – muž Fjordů – ,byli skandinávští mořeplavci.

*Z hlediska etnického původu představovali severní větev Germánů.

*V Evropě byli nazýváni Normany (Francie), Dány (Anglie), Ascomany (Německo) nebo Varjagy (Rusko, Byzanc).

*Vikingové byli první skupinou evropských národů, která navázala na starověké objevitelské cesty.

*Podařilo se jim postupně kolonizovat Island, Grónsko a kolem r. 1000 se Leif Eriksson dopravil až do Severní Ameriky.

BOX

Proč se světlo láme?

*Zrakové vnímání je založeno na detekci světla, které se odrazí od předmětů, nebo projde určitými médii (materiály) a získává specifické vlastnosti (barva, intenzita, polarizace), díky kterým mohou organismy předměty detekovat či rozpoznat určité jejich vlastnosti.

*Světlo se skládá z elektromagnetických vln, oscilujících kolmo na směr pohybu světla. Když je světlo nepolarizované, směr e-vektoru intenzity elektrické složky je v dané rovině zcela nahodilý. Jestliže mají složky elektromagnetického vlnění stálý směr, označujeme toto vlnění jako vlnění polarizované.

*Polarizace světla je jedním ze základních principů fyzikální optiky. Lidské oko světlo polarizované od nepolarizované není schopné rozlišit. K polarizaci může dojít různými způsoby.

*Za prvé odrazem nebo lomem, tento druh je vidět například u zrcadel nebo vodních ploch. *Dále se může světlo polarizovat dvojlomem. Ten vzniká v anizotropních látkách, kdy je rychlost světla v různých směrech různá, což může být právě takový vikinský sluneční kámen, který dovolí projít jen světlu polarizovanému v některých směrech.

*Podle toho, jak je filtr orientován na zdroj světla, se mění tóny od jasných k tmavým. Sluneční kámen pak funguje jako analyzátor lineární polarizace světla a Vikingové tedy odhalili směr e-vektoru, a tedy polohu Slunce za mraky.

Polarizované světlo v praxi

*Fotografové budou jistě znát takzvané polarizační filtry – ty se využívají k potlačení či zvýraznění odlesků a odrazů světla na nekovových předmětech. Filtr je v praxi našroubovaný na objektivu a je konstruován tak, že se dá ve své objímce otáčet.

Požadovaný směr kmitání se řídí natočením filtru. Tím dochází k zachytávání polarizovaného světla.

*3D kino je další aplikací, kde se polarizační filtry užívají. Jeden projektor je totiž orientovaný horizontálně a vertikálně a promítá se na plátno s metalickým povrchem, který polarizaci zachová, a diváci sledují film přes polarizační brýle, kdy polaroidovou fólie na jednom oku orientován horizontálně a druhé vertikálně, vidí za každým okem obraz promítaný pouze jedním z projektorů.

*Zvířata polarizované světlo vnímají a jsou schopna se podle něj dobře orientovat. Například mravenec Cataglyphis nemá v poušti, kde žije, přirozené orientační body a naučil se tedy vnímat polarizované světlo.

Totéž se prokázalo i u motýlů. Monarcha stěhovavý (Danaus plexippus) migruje na obrovské vzdálenosti, a to po dobu několika generací.

*Už od 40. let 20. století se vědci domnívají, že se takto orientují i včely.