viking ship

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martes, 1 de mayo de 2012

Una posible explicacion para la piedra solar Vikinga.


Tras las huellas de los vikingos con el uso de  piedras polarizadas:

 Estudio experimental de las condiciones atmosféricas y  ópticas que permitan la navegación con piedras solares  por los navegantes vikingos :

 Por: Gábor Horváth  , András Barta  , István Pomozi  , Bence Suhai  , Ramón Hegedüs  , Susanne Åkesson  , Benno Meyer-Rochow  y Rüdiger Wehner 

Entre los años 900 y 1200 dC los Vikingos,  vienen siendo capaces  de navegar con destreza a través del mar abierto, la gente de mar por excelencia, fueron los dominantes en el Atlántico Norte en este periodo. Cuando el sol estaba brillando, el norte geográfico podía ser determinado con un reloj de sol. Sin embargo, ¿cómo los vikingos podrían haber navegado en situaciones de cielos nublados o con neblina, cuando el disco del Sol era inutilizable?,  la respuesta que pueda ser convincente todavía no se conoce totalmente. Una hipótesis fue formulada en 1967, lo que sugiere que bajo condiciones de niebla o de nubes, los vikingos podrían haber sido capaces de determinar la dirección del azimut del Sol con la ayuda de la polarización de tragaluz, al igual que algunos insectos. Esta hipótesis ha sido ampliamente aceptada y es regularmente citada por los investigadores, a pesar de que, con carácter experimental, hasta el momento, no se ha producido un estudio que determine con excatitud como. Según esta teoría, los vikingos podría haber determinado la dirección de la polarización prismatica con la ayuda de un cristal birrefringente , que funciona como un filtro polarizador lineal. Un cristal que se conoce como "Piedra del Sol ' o piedra solar en una de las sagas vikingas, pero su naturaleza exacta se desconoce. Si bien aceptada por muchos, la hipótesis del calculo polarimétrico de navegación por los navgantes  vikingos también tiene muchos escépticos. En este trabajo se resumen los resultados de nuestras propias mediciones de polarización celestes y los experimentos psicofísicos de laboratorio, en el que se estudiaron los requisitos ópticos de la atmósfera  donde es posible cielo polarimétrico de navegación en Túnez, Finlandia, Hungría y el alto Ártico

 El reloj de sol de vikingo como una brújula:

Una de las rutas marítimas más importantes de los vikingos entre Noruega y Groenlandia, los llevó a lo largo de la latitud 61 ° N  Los arqueólogos encontraron un trozo de piedra y un fragmento de un disco de madera, ambas con  tallas que ofrecen rectas y parametros  hiperbólicos . Resultó que los dos elementos habían sido partes de relojes de sol usados presuntamente por los vikingos como una brújula durante sus travesías marítimas a lo largo de la latitud 61 ° N. Un palo (el gnomon ) iba montado en el disco de madera perpendicular al disco. Si el disco se mantiene en posición horizontal en la latitud 61 ° N durante la temporada de navegación de los vikingos (de mayo a agosto) y el sol estaba brillando, entonces la punta de la sombra del gnomon marca  en el disco un punto de partida, seguido de las posiciones hiperbólicas de la salida del sol hasta el mediodía y del mediodia hasta el atardecer. Las marcas de rectas e hiperbólicas corresponden al equinoccio y al solsticio de verano, respectivamente.

El reloj de sol reconstruido podria ser muy similar al  utilizado por los vikingos para la navegación en mar abierto .  Sin embargo hay algunas lagunas que no se han aclarado y que los cientificos modernos han revelado (lo que no indica que los nordicos lo hiciesen tambien!):La parte izquierda de la rueda con marcas del disco no ha sido encontrada. El reloj de sol vikingo con un gnomon vertical,  una especie de aguja cónica y su sombra, marcan el punto final de lo que se refiere a la hipérbola, marcada en el disco de madera horizontal. El Cielo-polarimétrico de navegación presuntamente usado por los vikingos como tecnica de navegacion sólo puede funcionar, si la dirección de polarización o  tragaluz (simbolizado por flechas de doble punta en la reconstuccion moderna) es perpendicular al plano de la dispersión (determinado por el Sol, el observador y el punto celeste observado). Esto corresponde a la teoría de Rayleigh de la dispersión de luz de primer orden.


Después de tallar las trayectorias de la punta de la sombra del gnomon en el disco, los Vikingos poseian en teoria un instrumento muy eficaz: El reloj de sol. Con él se podría localizar el norte geográfico a lo largo de la latitud 61 ° N desde mayo hasta agosto, incluso en alta mar, siempre y cuando el sol brillara. Todo lo que tenían que hacer era mantener el disco  de forma horizontal enfrentado a la luz del Sol y la rotación alrededor de su eje vertical (coincidente con el eje del gnomon) y esperar  hasta que  la punta de la sombra del gnomon hubiese alcanzado la muesca correspondiente en el dial. Una muesca en el disco, mostraria la dirección del norte geográfico . Por simples divisiones, podrian saber mas o menos los rumbos. Es decir, determinando la posicion del sol en determinadas horas, y tomando como referencia  la posicion estimada del norte, se podria definir mas o menos a que rumbo se navegaba.

En una competición de vela a través del Atlántico a lo largo de la latitud 61 ° N en los últimos años, los capitanes  equiparon un número de buques a los que se dieron réplicas del reloj de sol de los  Vikingos original y se les pidió que utilizan estos dispositivos como brújulas en un cierto tiempo durante la competición. El resultado mostró que era posible navegar con precisión en el océano abierto sólo con el reloj de sol de los nordicos, siempre y cuando el sol brillase. Este sistema de navegación  se conoce como " metodo solar de navegación Vikingo '.


 La hipótesis del cielo-polarimétrico de navegación por los vikingos:

Como el reloj de sol  sólo se puede utilizar cuando el sol brilla, la pregunta que surge es cómo los vikingos podrían haber navegado cuando el Sol se oculta por las nubes o la niebla, una situación que puede durar varios días a lo largo de muchos sectores principales de la ruta de navegación del Atlántico Norte usada por los  pueblos marineros vikingos. A finales de la década de 1960, el arqueólogo danés Ramskou sugiere que los vikingos hicieron uso de la claraboya polarizada cuando el sol estaba detrás de las nubes o la niebla:

- En primer lugar, el navegante vikingo tenía que determinar la dirección de polarización de la claraboya en dos puntos distintos del cielo-cúpula mediante un cristal birrefringente (la piedra del sol) como un polarizador lineal . Aunque no está claro cuál es la piedra del sol usada o de que material pudiera estar hecha, se sugiere que podría haber sido cordierita o turmalina, tanto una como otra, relativamente común en los países escandinavos. Al girar como un cristal de un lado a otro y mirando al cielo a través de él, el cielo parece brillar y desaparecer periódicamente, ya que, con la excepción de los puntos neutros , la claraboya está parcialmente polarizada linealmente. Mirando a través del cristal birrefringente, el navegante vikingo podría calibrar la piedra solar ajustandola  de tal manera que una porcion del cielo claro brillante apareciese. Una línea que apuntaria  a la posición verdadera del Sol luego se rasparia en el cristal. Después de la calibración , la dirección del sol oculto por las nubes, se puede determinar observando una mancha clara del cielo a través del cristal y la rotación de este último hasta que el cielo aparece más brillante. El rasguño en la piedra del sol  o prisma solar muestra la dirección del sol invisible, si la dirección de polarización de tragaluz corresponde a la teoría de Rayleigh de la dispersión de luz de primer orden, es decir, la dirección de polarización de la luz desde un punto arbitrario del cielo claro está perpendicular al plano de dispersión determinado por el observador, el Sol y el punto celeste observado.

El navegante vikingo podría de este modo estimar la intersección de los dos grandes círculos que pasan por los dos puntos  celestes  concretos y paralelas a los arañazos en los cristales. Si el patrón de la dirección de polarización de tragaluz correspondía a la teoría de Rayleigh, entonces el punto de intersección daría a la posición del sol invisible.

Por último, habría sido necesario que de alguna manera se lograse  imitar a los rayos de luz del sol invisible para proyectar la sombra imaginaria del gnomon en el dial. Por ejemplo, un asistente podría haber mantenido una antorcha encendida, para que el navegador lo viera en la dirección estimada del Sol invisible. De esta manera, el Sol sería reemplazado por la antorcha, y la sombra del gnomon cae sobre el prisma . Otro método podría haber implicado un tubo giratorio delgado (por ejemplo, un trozo de caña), unido a la punta del vástago. El navegador podría haber dirigido este tubo hacia la posición estimada del Sol invisible, deslizando un palo delgado y recto (una paja, por ejemplo) en interior del tubo, por lo que seria posible dirigir el rayo de sol a través de la punta del gnomon.

Ramskou  cree que con este método, el norte geográfico podía ser localizado incluso en condiciones de nublados o con neblina. Dado que este método se basa en el patrón de la dirección de polarización , se llama "cielo polarimétrico de navegación  vikingo '. Esta teoría del uso de los calculos polarimétricos de navegación vikinga se acepta y se cita con frecuencia, a pesar de la falta total de evidencias experimentales. En una de las sagas vikingas, la leyenda de Sigurd, una referencia al cielo polarimétrico de navegación usado como tecnica de guia por los vikingos parece haber sido la clave para navegar en la niebla. "El clima estaba muy nublado, estabamos nevando. el rey Olaf (el Santo),  envió a alguien  (a lo alto del mastil) para mirar a su alrededor, pero no había ningún punto claro en el cielo. Luego le preguntó a Sigurd, para que le indicase, en donde el Sol se encontraba. Después de recibir la orden Sigurd cumplio, cogió una piedra del sol, miró al cielo y vio de dónde vino la luz, de la que supuso la posición del Sol invisible. Resultó, que Sigurd estaba en lo cierto ".

A raíz de esta oscura saga de Sigurd, hay otro argumento en apoyo del calculo polarimétrico de navegación por los vikingos para navegar entre cielos nublados: Los pilotos del DC-8 Scandinavian Airlines  y sus aviones estaban usando un instrumento polarimétrico para navegar con la ayuda de la polarización de la claraboya o de prismas ,al volar cerca del Polo Norte . Este instrumento es la brújula Kollsman aerea, que fue desarrollada para la Fuerza Aérea de EE.UU. en 1948 para navegar en la penumbra después del atardecer. El instrumento está equipado con lentes, tornillos de ajuste y las escalas  que determinan rumbos y posicion y contenía un cristal polarizador lineal. Esta brújula  del cielo se dirige hacia el cenit, mientras que el navegador estaria  rotando el cristal alrededor de su eje vertical hasta que el cielo parezca más brillante o más oscuro. La posición del sol podría entonces ser estimada a partir de la orientación del cristal.

El tercer argumento para el cielo-polarimétrico de navegación  vikingo se relaciona con el descubrimiento de Frisch , que apunta a que las abejas ( Apis mellifera ) son sensibles a la luz polarizada y  capaces de usar la dirección de polarización  o lucernario para la navegación, cuando el Sol se oculta por las nubes, pero algunas regiones a cielo abierto siguen siendo visibles. Una capacidad similar para detectar patrones de polarización y orientarse  por medio de la polarización del cielo fue encontrada más tarde en muchas otras especies de artrópodos 

La razón de la amplia aceptación de la hipótesis no probada del cielo-polarimétrico de navegación  vikingo es su elegancia, el atractivo y la falta de otra alternativa creíble y sobre todo demostrable cientificamente mas alla de meras fantasias. De acuerdo con la teoría ampliamente aceptada, los vikingos eran capaces de navegar en mar abierto con la ayuda de la polarización del cielo en todas las situaciones meteorológicas: con cielo despejado, parcialmente nublado, nublado por completo y con niebla. Dado que estas suposiciones nunca fueron probadas, decidimos investigar si los requisitos ópticos de la atmósfera del cielo-polarimétrico de navegación  están satisfechos y se podria por tanto efectuar los calculos oportunos que hiciesen de estas suposiciones, una practica. Nuestro objetivo fue medir el patrón de polarización del cielo despejado, parcialmente nublado, nublado por completo y con niebla para determinar qué partes de las premisas  del cielo-polarimétrico de navegación se cumplian. En las secciones siguientes se resumen los principales resultados de nuestros estudios experimentales 


 Estimación visual de la posición del sol en los nublados y el cielo crepuscular:

De acuerdo con Roslund y Beckman , los vikingos no necesitan usar el cielo-polarimétrico de navegación, ya que "incluso cuando el sol se oculta detrás de las nubes, su ubicación a menudo se puede encontrar con bastante exactitud para las necesidades de la mayoría de navegantes a partir del patrón de la iluminación del Sol a traves de las nubes, desde el interior de color claro de las cimas de las nubes y los rayos crepusculares que emanan del sol. En los días nublados, la observación cuidadosa del cielo, puede revelar la débil luz del disco solar, si la cubierta de nubes no es demasiado densa. Tampoco la  polarimetría puede  dar pistas sobre la posición del Sol cuando está por debajo del horizonte que otros métodos no pudan ofrecer. Los arcos de la aurora y el crepúsculo aparecen lo suficientemente diferenciadas como para  que el ojo humano  sea capaz de distinguir en que direccion esta el sol.

Sin embargo, la teoría del calculo polarimétrico de navegación por los vikingos para navegacion en nublados, no puede ser destituido por tales argumentos en contra. Si la hipótesis de que la posición del Sol detrás de las nubes o bajo el horizonte puede ser estimado con bastante precisión a simple vista es correcta, entonces los vikingos no tendría que usar el  calculo del cielo-polarimétrico como método de navegación para localizar la posición del Sol invisible.

Barta investigó cuantitativamente si Roslund y Beckman  tenían razón con su reclamacion y argumentos. Tomamos fotografías de varios cielos nublados en las costas de la isla de Hailuoto y la ciudad de Oulu en el norte de Finlandia a través de un campo de 180 ° de vista  con un objetivo de  ojo de pez. Así, se podría asignar todo el cielo en una imagen en color circular, en la que el centro del círculo corresponda al cenit y el perímetro abarque  hasta el horizonte . Tomamos una segunda serie de fotografías de cielos del crepúsculo, cuando el Sol se situa cerca, pero por debajo del horizonte del mar 


En nuestro primer experimento de laboratorio psico-físico, trabajamos con un monitor en color, que mostró 25 fotografías diferentes del cielo nublado hasta 12 veces a 18 personas en la prueba en un cuarto oscuro. En estas fotografías, el Sol se oculta por las nubes, y la tarea de las personas de la prueba consistía en estimar visualmente la posición del Sol invisible utilizando el ratón del ordenador. Nuestro programa de computadora  toma nota de las posiciones del Sol estimados y las desviaciones estándar En nuestro segundo experimento de laboratorio psicofísico, trabajamos con otro monitor que mostró 15 fotografías diferentes del  cielo crepuscular hasta seis veces en un cuarto oscuro  a 18 personas . En estas fotografías, el Sol estaba  muy bajo en el horizonte del mar, y la tarea de las personas de la prueba consistía en estimar visualmente la dirección del azimut del Sol invisible utilizando el ratón. Al igual que antes, nuestro programa de computadora  toma nota de los estimados de la direccion solar en su acimut   y se calculan los promedios  y las desviaciones estándar . Las personas de la prueba eran caballeros de Bremen, Budapest y Roskilde, con edades comprendidas entre 23 y 45 años. Los detalles de estos experimentos se pueden encontrar en  el informe de Barta .

Seria largo y engorroso explicar todo el proceso cientifico y los calculos, pero se ha llegado a la conclusion de que rara vez se dan las condiciones para navegar "a ojo", las desviaciones son considerables (de mas de 1;8º en el mejor de los casos), estas estimaciones no hacian viable "navegar a ojo de buen cubero", sin embargo, se ha estimado por pruebas cientificas, que si se dan las condiciones para determinar la posicion solar por polarizacion en la imensa mayoria de los casos. En condiciones de cielos cubiertos de nubes o toldados, es mas que posible que este metodo funcionase con exactitud aceptable.

 La posibilidad del calculo de cielo-polarimétrico de navegación  en la niebla:

 Se puede imaginar a los atrevidos Vikingos navegando por el Atlántico Norte en pleno invierno o epocas de deshielo, a menudo deben haber encontrado la mala visibilidad por la niebla tan densa que incluso el disco del Sol habría sido invisible para ellos, especialmente con el Sol cerca del horizonte. ¿Podrían los Vikings haber navegado giandose  por los calculos de  polarización del cielo en condiciones de niebla? A bordo del rompehielos sueco Oden, Susanne Åkesson y Gábor Horváth cruzaron el Océano Ártico como miembros de la Beringia 2005 a lo largo de seis semanas de expedición internacional, organizada por la Secretaría de Investigación Polar de Suecia en agosto y septiembre de 2005. Llegaron al Polo Norte el 12 de septiembre de 2005. Durante esta expedición se midieron los patrones de polarización de los cielos del Ártico  en condiciones de cielo brumoso o nublado totalmente, cuando el disco del Sol no era discernible 

Nuestros datos del Ártico y de Hungría  nos permiten concluir que si la niebla se ilumina por la luz solar directa, el patrón del cielo de niebla es bastante similar al la del cielo despejado. Como consecuencia, la primera condición de la navegación por calculo del cielo-polarimétrico para los vikingos se cumple, al menos  para condiciones de niebla casi tan bien como para cielos claros. Por otro lado, los grados de polarización lineal  de cielos brumosos son a menudo tan bajos, que la segunda condición de  calculo polarimétrico de navegación vikinga generalmente no se satisface. Así, el factor limitante del método de navegación cielo-polarimétrico es el grado de polarización , en lugar de la dirección de polarización . Bajo condiciones de nubosidad,  las condiciones del calculo polarimétrico de navegación general, están satisfechos.


Cielo-polarimétrico de navegación  en condiciones de nublado total?:

 Los Vikingos, sin duda, a menudo tenían que navegar bajo condiciones  de cielos totalmente nublados, tal vez durante días y días y en el mar abierto lejos de la tierra. Por esta razón, también se midieron las características de polarización de la luz bajo un cielo totalmente nublado en la región ártica y en Hungría ,cuando el suelo estaba cubierto por el alto albedo de la nieve y el hielo , y a veces  nevando o lloviendo, lo que nos permite sacar algunas conclusiones sobre la composición de las nubes (hielo o agua). Para nuestra gran sorpresa, los patrones de la dirección de polarización bajo un cielo totalmente nublado eran muy similares a las de los cielos despejados Llegamos a la conclusión de que el primer requisito del cielo-polarimétrico de navegación usado por los vikingos se cumple, incluso en condiciones de cielos totalmente nublados, ya que  gran parte de la pauta de la dirección de polarización de los cielos nublados presentan el patrón de Rayleigh. Sin embargo, los grados de polarización lineal  de los cielos nublados son tan bajos , que es muy poco probable que los navegantes vikingos fueron capaces de utilizar la polarización del cielo en condiciones totalmente nubladas, ya que si la lineal es baja, girar la piedra del sol es inútil ya que no se producen efectos de polarización frente a los ojos del observador. La oscilación periódica de la intensidad de la luz desde el cielo totalmente nublado no es detectable o en el mejor de los casos apenas visible. Como resultado, la dirección de polarización en el prisma o claraboya se pudo determinar sólo de forma muy imprecisa.

Una vez que estos experimentos psicofísicos  (omitimos su descripcion por resultar compleja y engorrosa en este articulo) nos han proporcionado datos sobre las posiblidades de error en los calculos en las condiciones diferentes de meteorologia mencionadas anteriormente, los modelos computarizados que permiten estimar la probabilidad de que en la situación meteorológica elegida el norte geográfico se pueda o no determinar con cierto grado de  desviación aceptable para una navegacion segura  mediante el método polarimétrico Vikingo , debemos ser capaces de responder a la pregunta de si  en la mayoria  de  las situaciones meteorológicas de los cielos del norte, los vikingos  podrían   haber navegado satisfactoriamente por medio  de los calculos de la polarización del cielo.

Dado que los experimentos psicofísicos, descritos anteriormente, no se pueden realizar por notivos obvios con navegantes vikingos, tenemos la intención de medir las funciones de error de calculos en este metodo,mediante el uso de los datos que nos aporten  los estudiantes varones alemanes, húngaros y suecos que colaboran con nosotros. Estas medidas están en curso.

Lejos aun de ofrecerles resultados concluyentes, pero estamos esperanzados, no esperabamos un "dispositivo ciento por ciento fiable", pero tampoco obtener tan esperanzadores resultados en condiciones realmente adversas. 

A falta de mejores y mas concluyentes resultados que aun se haran esperar, consideremoslo muy posible!:


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