Навигационное искусство викингов - технологии - каталог статей - викинги. Секрет "солнечных камней": как викинги добирались из Норвегии до Гренландии практически вслепую Как ориентировались викинги днем и ночью

Протяжённостью в тысячи километров, перемещаясь между поселениями в Исландии и Гренландии. Причём они не пользовались компасами. Исследователи давно теряются в догадках, как храбрым скандинавским мореходам удавалось из раза в раз совершать такого рода подвиги, особенно с учётом погодных условий региона.

Группа венгерских учёных решила получить ответ на этот вопрос, и для этого они обратились к компьютерному моделированию и ".

Согласно историям о викингах, ориентироваться на местности им помогали так называемые солнечные камни. Как гласит предание, подобные камни помогали определять положение солнца, даже если оно было скрыто за облаками. Проблема в том, что учёные не обнаружили ни один подобный камень в местах кораблекрушений викингов.

"На самом деле, это всё только лишь предположения", — говорит биохимик Стивен Хардинг (Stephen Harding) из Ноттингемского университета, не участвовавший в исследовании. Впрочем, он тут же добавляет, что одним из возможных доказательств существования солнечных камней может считаться беловатый минерал, найденный рядом с другими навигационными инструментами в месте кораблекрушения 16 века.

Тут сделаем небольшое отступление. Речь идёт о 1592 годе, когда неподалёку от острова Олдерни в проливе Ла-Манш затонул один из английских кораблей, плывший к берегам Франции для участия в борьбе с испанским флотом. Четыре века спустя водолазы подняли со дна Английского канала на поверхность фрагменты корпуса, снаряжение и оружие. В числе находок оказался минерал белого цвета в форме ромбоэдра размером с небольшой кусок мыла. Авторы проекта "Вести.Наука" (сайт) подробно той находки. По всей видимости, этот минерал действительно использовали для навигации.

По мнению Хардинга, есть все основания предположить, что английские моряки переняли некоторые навигационные "трюки" у викингов, которые бороздили те же воды и совершали набеги на Британские острова столетиями ранее.

Но вернёмся к солнечным камням: даже если предположить, что такие камни существовали, каким образом они помогали викингам добраться из точки А в точку Б?

Ранее специалисты уже раскрыли способности нескольких типов минералов (особенно сверхчистых кристаллов кальцита, кордиерита и турмалина) поляризовать свет . В этом случае свет, проходящий через кристалл, делится на два луча (поляризованный свет имеет другую траекторию, отличающуюся от хода луча неполяризованного света). Если смотреть на небо сквозь кристалл и вращать его, можно увидеть концентрические кольца вокруг солнца, и таким образом определить направление на светило. Причём камень позволяет отыскать местоположение солнца за облаками, большими дождевыми тучами или даже за горизонтом. Положение светила же даёт мореплавателям верную точку отсчёта во время длительных путешествий.

Теория теорией, но как такой метод работает на практике? Как отмечает один из авторов недавнего исследования биофизик Габор Хорват (Gábor Horváth) из Будапештского университета, предыдущие научные труды ответили положительно на вопрос о том, можно ли с помощью минералов осуществлять навигацию. Но любопытным учёным этого показалось мало: Хорват вместе со своим коллегой Денешем Сазом (Dénes Száz) включили данные предыдущих работ в компьютерное моделирование путешествий между Бергеном, Норвегия, и поселением викингов на юго-восточном побережье Гренландии.

Отмечается, что на такое путешествие могло уходить порядка трёх недель дневного плавания с учётом типичных скоростей кораблей викингов (11 километров в час).

Кристалл кальцита, как на фото, возможно, и был тем самым солнечным камнем викингов, который позволял мореходам успешно путешествовать на столь дальние расстояния.

В своей работе , опубликованной в научном издании Royal Society Open Science, авторы пишут: используя данные, полученные в более ранних экспериментах, они определяли успех навигации при помощи "солнечных камней". Учёные сымитировали 3600 походов из Норвегии до Гренландии, учитывая различную облачность в летнее солнцестояние и весеннее равноденствие. Проще говоря, специалисты хотели понять, как быстро (да и вообще могли ли) викинги достигать Гренландии при различных погодных условиях в зависимости от способов навигации (типа камней) и частоты их использования.

Поясним, что весеннее равноденствие - это предполагаемое начало сезона путешествий викингов в открытом море, а день летнего солнцестояния — самый длинный день (с самой короткой ночью) в году в соответствующем полушарии.

Исследователями учитывались три фактора: облачность (которая менялась в течение дня), тип кристалла, используемого в качество солнечного камня, и как часто мореходы использовали его. Каждый раз, когда мореплаватель "консультировался" с солнечным камнем, имитируемый корабль корректировал курс в случае необходимости.

Получилось, что, если мореходы "снимали показания" каждые четыре часа, то их корабли достигали Гренландии в 32-59% случаев. Но стоило им сверяться с камнем каждые пять-шесть часов, как шансы достичь суши за положенное время заметно снижались. А те, кто сверялся с камнем каждые три часа и чаще, со 92-100%-ной вероятностью достигали нужных берегов.

Все три типа изученных кристаллов (кальцит — форма карбоната кальция, кордиерит — силикат, богатый железом и магнием, и турмалин — силикат, богатый бором) оказались одинаково полезными, если ими пользовались каждые три часа или с меньшим промежутком. Если интервал увеличивался - до пяти-шести часов - то чуть лучшие результаты показывал кордиерит, а вот кальцит, минерал, известный как исландский шпат , был менее пригодным, чем другие камни.

Тем не менее, заключают учёные, все три кристалла были бы бесценными инструментами в опасных морях Северной Атлантики, и, по всей видимости, какими-то из них и пользовались знаменитые викинги.

Результаты моделирования показали, что подобная навигация действительно эффективна как в дни весеннего равноденствия, так и в дни летнего солнцестояния даже в облачную погоду. Конечно, если моряки определяли направление не реже одного раза каждые три часа (независимо от типа "солнечного камня"), подводят итог авторы работы.

Известно, что спустя 10 лет, после «открытия» Исландии, она быстро заселяется переселенцами.
Показать полностью.. Из Норвегии до мыса Нордкап в Исландии, при попутном ветре переход занимал всего неделю. Но и для такого перехода требовалось хорошее знание навигации. В конце X века викинги стали путешествовать ещё дальше, в Гренландию. С западного побережья Исландии до Гренландии всего 4 дня плаванья.
Для ориентирования в открытом море, необходимо уметь определять направление и местоположение корабля. Определить направление можно по Полярной звезде или по Солнцу. Но ориентироваться по звездам во время длительного лета, когда Солнце не заходит за горизонт по полгода было затруднительно. Скандинавы умели находить направление ориентируясь по Солнцу. Особенно важно было направление восхода и заката.
Знали ли викинги компас, доподлинно не известно, археологических подтверждений найдено не было. В сагах упоминается о «солнечном камне». Согласно легендам, такой камень был у короля Олафа II Святого, короля Норвегии с 1015 по 1028 годы. Используя «солнечный камень» он умел определять положение Солнца в непогоду. Существует мнение, что именно исландский шпат является легендарным «солнечным камнем» викингов, с помощью которого они ориентировались по солнцу в облачную погоду. При вращении кристалла можно обнаружить точку, где сходятся лучи, разделенные из-за двойного лучепреломления; именно в этом направлении и находится солнце. Современные ученые считают, что «солнечный камень» это небольшая дощечка, на которой закреплен магнитный камень. Возможно, эту технологию викинги привезли из Китая, где компас был изобретен ещё в 250г. н.э.. Подтверждения того, что викинги или были сами в Китае или встречались с Китайцами в других Торговых центрах были найдены при раскопках в г. Бирка (Швеция), где была найдена статуя Будды V века.
Но знать направление в открытом море это только половина успеха, также необходимо уметь определять и положение самого корабля. Для этого необходимо было найти широту и долготу. Географическую широту можно определить по высоте Солнца, когда оно находится в зените. Для этого, как говорят саги, викинги использовали солнечную доску (solbrädt). Доска была полукруглой и имела деления. Однако, археологи так и не смогли найти подтверждений существования такой доски.
Определить долготу в эпоху викингов можно было только по пройденному расстоянию. Так как викинги в основном плавали в Северном море, с востока на запад и обратно, то это не вызывало особых трудностей. Переход из Норвегии в Исландию и дальше в Гренландию облегчало то, что город Берген имеет примерно такую же широту, что и мыс Фарвель на южном берегу Гренландии. Поселения викингов в Исландии всего на 4° севернее широты Бергена. Следовательно, для плаванья в Исландию и Гренландию викингам было достаточно определять широту, что бы не сбиться с курса и не уйти южнее или севернее. Конечно, длительные морские переходы в раннем средневековье были опасны и не всегда путешественники достигали своих целей. Даже достигнув берега, зачастую сбившись с курса скандинавы ориентировались по прибрежной линии, что бы найти необходимый город или бухту. Но плаванье в прибрежных водах таит множество опасностей, особенно во время шторма или тумана. В сагах рассказывает множество печальных случаев, когда герои достигнув береговой линии, разбивались о прибрежные скалы. Навигационный сезон викинги начинали летом, при ясной погоде, когда в Северной Европе главенствую антициклоны.

В течение долгих лет ученые пытались определить, каким образом викингам удавалось совершать длительные морские путешествия. Ведь, как известно, для этих отчаянных скандинавских мореплавателей с их компактными маневренными кораблями драккарами не составляло особого труда преодолевать путь протяженностью около 2500 километров от берегов Норвегии до Гренландии, не отклоняясь от курса, то есть практически по прямой линии!

Не говоря уже о том, что именно викинги под предводительством Лейфа Эрикссона считаются настоящими первооткрывателями Америки.

Часы фьорда Уунарток

Ни о какой магнитной навигации в те времена не было и речи, мореходам приходилось в буквальном смысле полагаться на волю неба - ориентироваться по положению солнца, луны и звезд, вот только северные воды не отличаются мягким климатом и солнечной погодой, облака и туманы там - самое обычное явление. Каким же образом викингам удавалось ориентироваться в таких условиях?

Этот вопрос оставался без ответа до 1948 года, пока не был обнаружен легендарный диск Уунарток - компас, который, согласно сагам, в сочетании с неким solstenen, магическим солнечным кристаллом, служил главным инструментом навигации северных мореплавателей. Но это открытие дало больше вопросов, чем ответов.

В записях, современных эпохе викингов, и более поздних письменных источниках можно встретить упоминание о довольно
точном, несмотря на внешнюю простоту, компасе, который позволял воинам-путешественникам определять направление движения судна в любую погоду.

Ну и что здесь особенного, спросите вы. Однако для раннего Средневековья такие возможности были сродни колдовству. Ориентироваться в открытом море, не видя небесных светил, при существовавшем на тот момент уровне навигации было практически невозможно.

Тем не менее викингам, считавшимся в христианском мире IX-XI веков грязными язычниками, у которых не было даже собственного государства, это удавалось с завидным успехом.

Что же представлял собой компас викингов и как он работал? Фрагмент диска из гренландского фьорда Уунарток позволил исследователям определить, что компас викингов, по сути, являл собой сложные солнечные часы с пометками, обозначающими стороны света, и резьбой, соответствующей траекториям тени от гномона (центрального язычка солнечных часов) в течение всего светового дня в летнее солнцестояние и равноденствие.

Согласно экспериментальным данным, полученным исследователем этого артефакта Габором Хорватом (Gabor Horvath) из университета Отвоса в Будапеште, точность часов была весьма велика: если расположить диск в солнечную погоду определенным образом - так, чтобы тень от гномона совпала с соответствующей насечкой, - можно сориентироваться по сторонам света с погрешностью не более 4°.

Правда, в трудах Хорвата делается поправка на то, что диск Уунарток наиболее эффективен в период с мая по сентябрь и только на широте 61°. Иными словами, часы-компас использовались исключительно в летнее время, когда викинги совершали свои походы, и обеспечивали наиболее точную навигацию на пути от Скандинавии к Гренландии через северную часть Атлантического океана -на самом частом и протяженном маршруте в открытых водах.

Однако исследование одного только диска Уунарток так и не дало ответ на вопрос, что же это за мистический «солнечный камень», дававший викингам ориентир, когда на небе не было видно нашего светила.

Мифология и геология

Правдоподобность использования викингами мифического камня для навигации долгое время ставилась под сомнение. Скептики и вовсе полагали, что «солнечным камнем» был обыкновенный кусок магнитного железняка, а свечение и явление солнца из-за облаков - всего лишь выдумка сказителей.

Но исследователи, более подробно изучившие эту проблему, пришли к выводу, что все не так просто, и даже сформулировали теоретический принцип работы метода северных мореходов.

Еще в 1969 году предположение о том, что «солнечный камень» следует искать среди кристаллов, обладающих поляризующими свойствами, выдвинул датский археолог Торкильд Рамскоу (Thorkild Ramskou). Его теорию также косвенно подтверждает текст «Саги об Олафе Святом», зафиксированный в XIII веке в знаменитом своде скандинавских саг «Круг земной» стараниями исландского скальда Снорри Стурлусона.

Текст саги гласит: «... Погода была облачная, шел снег. Святой Олаф, король, послал кого-нибудь, чтобы осмотреться, но не было чистой точки на небе. Потом он попросил Сигурда сказать ему, где Солнце. Сигурд взял солнечный камень, посмотрел на небо и увидел, откуда пришел свет. Так он выяснил положение невидимого Солнца. Оказалось, что Сигурд был прав».

Изучив все возможные минералы, распространенные в областях деятельности древних скандинавов, ученые пришли к выводу, что главными кандидатами на роль пресловутого solstenen можно считать три минерала - турмалин, иолит и исландский шпат, который является одной из разновидностей прозрачного кальцита.

Дело осталось за малым: определить, какой же из этих минералов окажется «тем самым», ведь все они были доступны викингам.

10 лет экспериментов

Пролить свет на проблему подлинного «солнечного камня» помогла находка, сделанная в 2003 году во время исследования места крушения корабля елизаветинской эпохи, затонувшего в 1592 году близ нормандского острова Олдерни в проливе Ла-Манш. В каюте капитана был обнаружен полупрозрачный беловатый брусок шлифованного камня, который оказался не чем иным, как исландским шпатом.

Эта находка весьма заинтересовала французских физиков из Реннского университета Ги Ропара (Guy Ropars) и Альбе-ра Лефлоха (Albert Le Floch), которые провели серию экспериментов с исландским шпатом. Результаты, опубликованные в 2011 году, превзошли все ожидания.

Принцип использования минерала основан на двойном лучепреломлении - свойстве, которое было описано еще в XVII веке датским физиком Расмусом Бертолином. Благодаря ему свет, проникающий в структуру кристалла, расщепляется на две составляющие.

Так как лучи имеют разную поляризацию, яркость изображений на обратной стороне камня зависит поляризации исходного света. Таким образом, изменяя положение кристалла так, чтобы изображения приобрели одинаковую яркость, можно вычислить положение солнца даже в пасмурную погоду или же при условии, что оно опустилось за горизонт не более 15 минут назад.

Спустя два года физико-математический журнал Лондонского королевского общества Proceedings of the Royal Society обнародовал не менее смелую в суждениях статью, в которой говорилось, что обнаруженный на затонувшем корабле брусок исландского шпата по праву можно считать достойным доверия навигационным прибором, который викинги использовали в своих морских странствиях.

Пальцем в небо

Не стоит удивляться, что довольно смелое сообщение об установленном геологическом происхождении «солнечного камня» из древнеисландских саг, которое так и не удалось подтвердить археологическими данными IX-XI веков, было встречено волной критики.

По мнению воинствующих скептиков, так и не принявших теорию «поляриметрической навигации» викингов, для определения положения солнца в пасмурную погоду не нужно изобретать сложные методы - для этого вполне достаточно лучей, пробивающихся сквозь пелену облаков.

А россказни о мифических «солнечных камнях» - выдумки скальдов, желающих превознести знания и умения «грязных язычников», и не более того.

В ответ на эти инсинуации Габор Хорват предложил скептикам попробовать определить положение солнца буквально методом «тыка пальцем в небо». Испытуемым было предложено несколько панорам неба в разное время суток и с различной степенью облачности, на которых нужно было отметить мышкой то место, где, по их мнению, находится солнце.

Как дипломатично резюмируют экспериментаторы, по мере увеличения плотности облаков среднестатистические различия между мнимым и фактически расположением светила существенно увеличиваются.

Иными словами, критики провалились с треском. Викинги действительно нуждались в дополнительном навигационном приспособлении - и они его не только нашли, но и разработали довольно остроумную методику его использования.

Совместные усилия Хорвата, Ропара и Лефлоха экспериментально подтвердили, что компас викингов, ранее считавшийся лишь выдумкой сказителей, не только существовал на самом деле, но и позволял с удивительной точностью определять маршрут в открытых водах.

Более того, находка с корабля, ушедшего на дно в XVI веке, доказывает, что известный мореплавателям древней Скандинавии метод ориентирования с помощью «солнечного камня» вполне оправдывал себя даже во времена магнитной навигации, несмотря на полутысячелетнюю пропасть, разделяющую эпоху викингов и елизаветинскую Англию.

Кирилл РОГАЧЕВ

Международная научная группа собрала свидетельства того, что викинги могли использовать методы «поляриметрической» навигации.

Викинги, опытные судостроители и мореплаватели, совершали длительные морские походы в Северной Атлантике. Один из важнейших морских путей того времени соединял современный Берген с южной частью Гренландии и пролегал в районе 61-го градуса северной широты. Определять направление на географический север в таком путешествии им помогало оригинальное навигационное устройство — деревянный диск с засечками и гномоном.

Если Солнце скрыто облаками или туманом, устройство, гномон которого должен отбрасывать тень, становится бесполезным. Ориентироваться по звёздам в условиях полярного дня викинги тоже не могли, а магнитного компаса у них не было.

Часть деревянного навигационного диска с отметками, найденного на юге Гренландии.
Левая половина прибора отсутствует. (Иллюстрация из журнала Philosophical Transactions of the Royal Society B.)

Многие учёные отождествляют двоякопреломляющий кристалл с «солнечным камнем» (sólarsteinn), описание которого даётся в сагах. В одной из них Святой Олаф просит Сигурда сказать, где находится Солнце, после чего берёт «солнечный камень» и определяет положение «невидимого» (а погода стояла облачная и снежная) светила самостоятельно, подтверждая правоту Сигурда. Материалом для «солнечного камня» могли служить исландский шпат, прозрачная разновидность кальцита, кордиерит или турмалин.

Стоит заметить, что поляриметрический прибор схожего принципа действия, разработанный в 1948 году, использовали в навигационных целях пилоты SAS. Природные способности к ориентированию на местности с учётом поляризации солнечного излучения обнаружены у медоносных пчёл Apis mellifera и многих других членистоногих.

Исландский шпат (фото с сайта Nbii.Gov).

Описанная гипотеза элегантна и проста, а достойных альтернатив у неё нет. В то же время экспериментальной информации, подтверждающей её истинность, не хватает; авторы обзорной статьи в новом номере журнала Philosophical Transactions of the Royal Society B постарались обобщить все имеющиеся данные, бóльшую часть которых они собрали сами.

Один из первых опытов, проведённый в 2005 году, показал, что утверждения скептиков, считавших человека способным безо всяких приборов точно определить положение Солнца в пасмурный день, безосновательны. Исследователи сделали несколько фотографий облачного и сумеречного неба с помощью объектива типа «рыбий глаз» с полем обзора в 180?, а затем предложили добровольцам указать, где находится Солнце. Как оказалось, в сложных случаях люди делают очень существенные ошибки; разумеется, опытные навигаторы прошли бы такой тест с лучшими результатами, но даже они не достигли бы нужной точности.

В двух других экспериментах исследовалась возможность использования методов «поляриметрической» навигации в условиях тумана или сплошной облачности. При наблюдении неба с борта шведского ледокола Oden и с территории Венгрии учёные установили, что поляризационная картина в целом повторяет ту, которая устанавливается в солнечный день. Однако просветы в облачности викингам всё же были необходимы: если небо полностью затянуто облаками, заметить потемнение его участка при повороте кристалла чрезвычайно сложно.

Компьютерное моделирование показывает, что солнечный камень Викингов является очень точным. исследователи из Университета ELTE Eötvös Loránd в Венгрии провели компьютерные симуляции, которые предполагают, что сказки о викингах, использующие солнечный камень для навигации в пасмурную погоду, могут быть правдой.

За период с 900 по 1200 год, викинги управляли Атлантикой. Их мастерство в строительстве кораблей и в навигации позволило им путешествовать по всей Северной Атлантике. Предыдущие исследования показали, что викинги использовали определенный тип солнечных часов для навигации, что, по-видимому, давало им довольно точные измерения. Но что они делали, когда было облачно или туманно?

Рассказы о викингах передавались через поколения, утверждая, что они хорошо ориентировались благодаря использованию солнечных лучей, что позволило навигаторам викингов находить солнце даже в пасмурные дни. Но доказательство истинности сказанного было проблематичным — ни один солнечный камень никогда не был найден при кораблекрушении викингов или вблизи него.

Большинство исследователей, изучавших возможность солнечного камня, предположили, что некоторые кристаллы, такие как кальцит, кордиерит и турмалин, могут разделить солнечный свет на два луча, даже когда облачно — и когда кристалл поворачивается, разбивая два луча с одинаковой яркостью, навигатор мог видеть поляризованные кольца вокруг Солнца, эффективно отображая его размещение в небе.

Саз и Хорват отметили, что до сих пор никто не проверял использование таких кристаллов для навигации из Норвегии в Исландию, Гренландию или в Северную Америку, вероятно, потому, что одного или двух путешествий недостаточно, чтобы доказать свою полезность, особенно если во время такого путешествия не было облачно.

По их мнению, лучший подход — это компьютерное моделирование рейсов из одной точки Норвегии в другую точку в Гренландии. После ввода данных, описывающих такие поездки, исследователи проводили моделирование много раз в течение двух конкретных виртуальных дней, весеннего равноденствия и летнего солнцестояния. Они проводили испытания для разных типов кристаллов и с разными интервалами времени.

Исследователи сообщают, что они нашли смешанные результаты в зависимости от того, какой тип кристалла использовался и как часто навигатор определял положение Солнца и обнаружили, что использование кристалла кордиерита в течение минимум трех часов было приблизительно на 92,2-100 процентов точным.

Больше информации: Success of sky-polarimetric Viking navigation: revealing the chance Viking sailors could reach Greenland from Norway, Published 4 April 2018. DOI: 10.1098/rsos.172187

Резюме.

Согласно известной гипотезе, моряки викингов могли перемещаться по широте между Норвегией и Гренландией посредством поляризации неба в пасмурную погоду с использованием солнечного компаса и кристаллов солнечного камня. Используя данные, измеренные в более ранних атмосферных оптических и психофизических экспериментах, здесь мы определяем скорость успеха этой небо-поляриметрической навигации. Имитируя 1000 рейсов между Норвегией и Гренландией с различной облачностью в летнее солнцестояние и весеннее равноденствие, мы обнаружили вероятность того, что моряки Викингов смогут добраться до Гренландии в условиях различных погодных условий трехнедельного путешествия в зависимости от периодичности навигации Δt, если они анализировали поляризацию неба с кальцитовыми, кордиеритными или турмалинными кристаллами. Также представлены примеры маршрутов рейса. Наши результаты показывают, что небесно-поляриметрическая навигация удивительно успешна в оба дня весеннего равноденствия и летнего солнцестояния даже в облачных условиях, если навигатор периодически определял северное направление по крайней мере один раз в каждые 3 часа независимо от типа солнечного камня, используемого для анализ поляризации неба. Это объясняет, почему викинги могли владеть Атлантическим океаном в течение 300 лет и могли достичь Северной Америки без магнитного компаса. Наши результаты свидетельствуют о том, что важна не только периодичность навигации, но и распределение времени, когда выполняемая навигационная процедура максимально симметрична относительно момента времени реального полудня.