Hogyan tájékozódtak a vikingek borús időben?

Az emberi szemmel ellentétben, amely csak a fény színét és intenzitását érzékeli, egyes állatfajok (például bizonyos rovarok, kétéltűek, hüllők, halak, madarak) szeme – a fényképezőgépeknél használt lineáris polárszűrőhöz hasonlóan – érzékeny a fénypolarizációra is (vagyis a fény rezgési síkját is érzékeli).

Az állatok ezt a képességüket tájékozódásra használják. Míg ugyanis napsütéses időben a nap iránya alapján tájékozódnak, felhős időben az égbolt polarizációs mintázata (a lenti ábrán látható nyolcas alakzat) segíti őket. Ez a mintázat ugyanis tükörszimmetrikus, a szimmetriatengely pedig a Napon áthaladó meridiánt (a Napot a megfigyelő égboltjának zenitjével összekötö vonal) mutatja . Az ELTE Biológiai Fizika Tanszékének kutatói azt bizonyították be, hogy ez a szabályos alakzat erősen felhős ég esetén is kialakul, és elviekben lehetővé teszi a tájékozódást.

Mi a napkő?

Először az 1940-as években egy osztrák biológus, Karl von Frisch fedezte fel a méhek égboltpolarizáción alapuló tájékozódási képességét. Ez alapján pedig Thorkild Ramskou dán régész az 1960-as években arra a megállapításra jutott, hogy valószínűleg a vikingek is ezt a módszert használták a tengeren való tájékozódásra, amikor a Nap nem volt látható.

A vikingek sokat hajóztak Skandinávia és Grönland déli része, valamint Amerika között, elsősorban a 61. szélességi kör mentén. A földrajzi adottságok miatt erre nagyon gyakran borult az ég, ezért valószínűleg valamilyen segédeszközt használtak a tájékozódáshoz, a Nap helyének meghatározásához.

Mivel a fénypolarizációt az emberi szem nem látja, szükség volt valamilyen segédeszközre, mégpedig speciális, kettőstörésű kristályokra, amelyeket összefoglaló néven ma napkőnek nevezünk. Alkalmas kristály például a turmalin, a kordierit vagy a kalcit. A vikingek a napkövet napsütésben addig forgatták, amíg az égbolt egy része világosnak nem látszott, majd bejelölték a Nap irányát. Amikor felhő vagy köd takarta a Napot, két – már korábban megjelölt – napkövet az ég két különböző pontja felé tartva addig forgattak, míg azokon át az égbolt kivilágosodott, majd a napköveken a Nap irányát jelző két vonal képzeletbeli meghosszabbításának metszéspontjában megkapták a Nap helyét. Ennek ismeretében már “könnyű” dolguk volt hiszen, az iránytűként használt napórájuk segítségével meg tudták állapítani az északi irányt.

Napóra derült időben, napkő felhős égboltnál

A viking napóra egy adott szélességi körre, az év adott időszakára kalibrált iránytű volt. Az eddigi régészeti feltárások a 61. szélességi körre kalibrált iránytűt tártak fel. Egy kör alakú kő- vagy falap közepébe lyukat fúrtak, abba egy botot állítottak. Ahogy a nap során ennek a botnak az árnyéka folyamatosan változott, az így leírt görbét belevésték a lapba. Az év különböző időszakaiban különböző görbéket kaptak ugyanazon a szélességi körön.

Ezekkel az előre kalibrált lapokkal később a tengeren tudtak tájékozódni, csak meg kellett nézni, hogy az adott pillanatban éppen hol érinti – az év adott időszakának megfelelő – görbét a bot árnyéka, így megkapták a nap irányát, ebből pedig már csak le kellett olvasni az északi irányt. Egy 2001-ben az Északi-tengeren rendezett vitorlás verseny bizonyítja, hogy ez az iránytűként használt napóra működött. A versenyzők ugyanis mintegy 50 tengeri mérföldet hajóztak a napóra segítségével úgy, hogy összesen „csupán” fél mérfölddel vétették el a célt.

Ködös, felhős idő esetén viszont a vikingek a nap irányát valószínűleg napkővel határozták meg. A napórával ellentétben a napkő léte még csak elviekben bizonyított, ugyanis az eddigi régészeti feltárások során még nem bukkantak rá.

Hol bújik a Nap?

Számos kutató viszont cáfolja a napkövek létét, ugyanis szerintük tapasztalt hajósok szabad szemmel is nagy pontossággal meg tudják állapítani a Nap helyét a felhők mögött. Többek között cáfolták ezt az elméletet az ELTE kutatói is laboratóriumi pszichofizikai kísérleteik során. Számos polárszűrős, halszemoptikával készített, különböző felhőzöttségű égboltképet vetítettek kísérleti alanyoknak. Voltak olyan képek is, ahol a Nap látható volt, és olyanok is, amelyeken központi csillagunk a látóhatár alatt volt.

A kísérletben résztvevőknek az volt a feladatuk, hogy bejelöljék a Napot az égbolton. A kísérletet három országban végezték el: Magyarországon, Németországban és Dániában. Az eredmények azt mutatták, hogy felhős ég esetén a kísérleti alanyok 13-50 fokos eltéréssel (tévedéssel) tudták bejelöli a felhők mögött lévő Nap helyét. A látóhatár alatt lévő égitest esetén ez valamivel jobb volt. Itt a valóságtól való eltérés legfeljebb 26 fok volt. Ezek az eredmények közvetetten bizonyították, hogy a vikingeknek szükségük volt napkőre a tájékozódáshoz, hiszen – mint az alábbi képen is látható – szabad szemmel túl nagy a tévedés kockázata.

A fehér pontok a kísérleti alanyok által bejelölt Napot jelzik (Forrás:ELTE)

Felmerült a kérdés, hogy milyen időjárási körülmények között használhatták a napkövet a régi hajósok. Horváth Gábor, az ELTE Biológiai Fizika Tanszékének docense 2005-ben egy svéd sarkvidéki expedíció keretében számos mérést végzett az égbolt polarizációjával kapcsolatban különböző felhőborítottság mellett.

A polárszűrővel ellátott halszemoptikás géppel készített, a teljes égboltot bemutató felvételeken számítógép segítségével meghatározták az égboltfény polarizációs fokát és irányát, amely kirajzolta a teljes ég polarizációs mintázatát. Ezek és a Magyarországon végzett mérési eredmények azt bizonyítják, hogy felhős időben is kialakul az égbolt polarizációs mintázata (a nyolcas alakzat), vagyis az égbolt polarizációján és a napköveken alapuló tájékozódás ködös és felhős időben is működhetett.

Milyen gyakorlati haszna van a napkő-kutatásnak?

Azóta folyamatosan zajlanak a további pszichofizikai laboratóriumi mérések, melyek keretében többek között arra keresik a választ a kutatók, hogy az ember milyen pontosan képes meghatározni két napkő segítségével kijelölt irány metszéspontját, vagyis a Nap helyét egy szimulált égbolton. Illetve melyik az a polarizációs fok, amelyet az emberi szem még képes felfogni a „szűrő”, vagyis a napkő segítségével. A kutatások további célja, hogy pontosan meghatározzák, milyen pontossággal lehet(ett) tájékozódni a különböző mértékű felhőborítottság mellett.

Az égboltfény polarizácija (Forrás:ELTE)

Az alapkutatás gyakorlati hasznosítása – a történeti, kulturális érdekesség mellett – a meteorológia számára lehet igen hasznos a jövőben. Az Országos Meteorológiai Szolgálat és a hamburgi Max Planck Institut Meteorológiai Intézet támogatásával az ELTE kutatócsoportja kidolgozott egy felhődetektálási módszert, amelynek lényege, hogy a felhős ég polarizációs mintázatának mérésével a hagyományos eljárásoknál hatékonyabban képes felismerni a felhőket, és megállapítani az ég adott időpontban való felhőborítottságát.

Ennek a meteorológia előrejelzésekben komoly szerepe lehet a jövőben, hiszen ma még szabad szemmel történő észlelés révén állapítják meg a felhőzöttséget, ez a módszer pedig igen sok pontatlanságot és szubjektivitást rejt magában. „A módszer alapján elkészített mérőműszer prototípusa már működik, gyakorlatban történő széleskörű alkalmazása lehetővé tenné, hogy a mérést világszerte automatizálják” – nyilatkozta Barta András az ELTE Biofizikai tanszékének PhD hallgatója, a kutatás egyik részvevője.

Horváth Gábor a fénypolarizáció másik, gyakorlatban is alkalmazható területeként többek között a kártevő rovarok elleni védekezést említette. Ugyanis amennyiben tudjuk, hogy egy kártevő rovar milyen irányú poláros fényre érzékeny, ilyen fénycsapdákkal hatékonyan lehetne védekezni ellenük.