Известный английский писатель-фантаст и футуролог Артур Кларк сказал когда-то: «Любая достаточно развитая технология неотличима от магии.» Слова великого фантаста подтверждает удивительная история о солнечном камне и викингах, о которой мы начали рассказывать в первой части «Когда легенда становится реальностью. Часть I. Магические силы викингов».
Итак, в первой части мы рассказывали о древней легенде викингов «Прядь о Раудульве». В ней упоминается некий артефакт, при помощи которого древние викинги в совершенно пасмурную погоду могли определить местоположение Солнца над горизонтом.
«На утро, конунг Олав позвал к себе хозяина и его сыновей. Погода стояла плохая, шел сильный снег, как и предсказывал Сигурд. Конунг послал человека выглянуть наружу, и тот не увидел на небе ни единого просвета. Тогда Олав спросил у Сигурда, насколько высоко поднялось солнце. Услышав ответ, конунг приказал принести солнечный камень и убедился, что всё было именно так, как и сказал старший сын Раудульфа.«
Все изменилось в конце 1990-х, когда исландский шпат (прозрачная крупнокристаллическая разновидность кальцита) был найден среди навигационных инструментов в затонувшем корабле 16-го века. Эта находка подтвердила ряд исследований, в которых ученые предполагали, что при помощи этого камня можно даже невооруженным глазом определить направление Солнца с точностью до нескольких градусов в облачную погоду, в сумерках, и даже когда солнце находится за горизонтом. Эти исследования плюс корабельная находка однозначно подтвердили: солнечный камень — не сказка! Это — поляризационный кристалл! А его «волшебный» секрет кроется в двух явлениях: поляризации света и двойном лучепреломлении.
Поляризация света
Поляризация — это зависимость электрических, магнитных и других свойств или процессов от их расположения и направления. Поляризация может иметь волновую природу и свойства, как, например, вибрации гитарной струны. В зависимости от того, как натянута струна, вибрации могут быть в вертикальном или горизонтальном направлении или под любым углом, перпендикулярным струне. Свет также обладает этим свойством, и мы прекрасно умеем использовать поляризацию света.
Давайте возьмем, например, 3D фильмы. Чтобы увидеть эффект трёхмерного изображения, мы одеваем специальные очки. Хотя в современных 3D-очках обе линзы кажутся нам прозрачными (в отличие от ранее использовавшихся красно-синих очков) и через них мы можем видеть все цвета, мы не можем видеть через них все углы поляризации. Обычно свет приходит неполяризованным, то есть в нём содержатся все углы поляризации, и он передается во всех направлениях. 3D-очки отфильтровывают приходящий свет таким образом, что через каждую линзу проходит только один определенный угол поляризации.
Если мы попытаемся взглянуть на 3D-картинку без специальных очков, то увидим размытое изображение. Причина этого в том, что на экране есть одновременно два похожих изображения с разной перспективой (углом) и небольшим расстоянием между ними, и каждое из них транслируется с разными углами поляризации. Каждая из линз 3D очков пропускает только одно из изображений, и тем самым позволяет каждому глазу увидеть только одно изображение из двух, другими словами, только одну перспективу. Расстояние между изображениями и их перспективами создает эффект объёмного изображения.
Зная все это, мы можем обнаружить поляризованный свет (естественно, при помощи очков)! Одним из примеров могут быть жидкокристальные (ЖК, LCD) экраны, которые используются в большинстве ноутбуков. Эти экраны излучают поляризованный свет, а значит, что наши 3D-очки могут его фильтровать.
Вода также поляризует свет. Свет, отражающийся от поверхности воды, частично или полностью поляризован в направлении, параллельном этой плоскости. Вода поглощает большую часть света, который не параллелен поверхности, и отражает лучи, которые поляризованы параллельно поверхности. Мы можем легко проверить это с помощью 3D-очков:
Вверху справа: лужа в дождливый день. Сверху слева: та же лужа через 3D-очки. Внизу справа: лужа, которая видна сквозь каждую линзу 3D-очков. Через правую линзу видно отражение в луже, в то время как оно не видно в левой линзе, потому что его поляризованный свет фильтруется. Слева внизу: та же правая линза, но под углом 90 градусов: под одним углом видно отражение в луже, а в другом нет, потому что его поляризованный свет фильтруется.
Понятно, что вода есть не только в земной тверди, но и на небе в виде влажности и облаков. И именно это и помогало викингам использовать поляризационный кристалл как «солнечные часы».
Двойное лучепреломление
Лучи света, проходя через прозрачное вещество (например, стекло или воду), меняют свое направление. Это явление называется преломлением света, и именно благодаря нему, предметы, помещенные в воду или в прозрачный пластик, выглядят изогнутыми (как-бы из двух частей).
Исландский шпат обладает еще более сложными физическими свойством, а именно, двойным лучепреломлением, которое отвечает за двойное преломление света. Луч света, проходя через такой двулучепреломляющий материал, расщепляется на два луча, который пойдут по разным направлениям. В свою очередь, эти направления зависят от поляризации лучей.
Итак, у нас есть почти все необходимые материалы и физические объяснения, чтобы найти Солнце в пасмурный день и даже когда оно «село» за горизонт! Как это сделать (подробную инструкцию), мы опишем в третьей и последней части нашей собственной саги, которая будет опубликована в самое ближайшее время!
Статьи по теме:
Featured image: A sunstone (Iceland spar — Исландский шпат). Own work.