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domingo, octubre 17, 2021

¿Descubrieron los vikingos la brújula óptica?

Por: Moisés Cywiak

Hasta ahora sigue siendo un tópico de discusión la forma en que los vikingos orientaban sus naves mediante la posición del sol bajo condiciones de niebla y nubosidad en sus travesías desde Noruega hasta América a través del océano Atlántico Norte. Hay que remarcar que estas travesías tuvieron lugar mucho antes del invento de la brújula magnética. 

Los vikingos navegaban en regiones polares donde el sol queda oculto por largos periodos de tiempo debido a nubosidad, niebla o debido a los largos crepúsculos que se dan en estas regiones. En esas condiciones, los vikingos no tenían forma de localizar visualmente la posición del sol para orientar sus naves. Se piensa que lograron  solventar este problema usando un cristal birrefringente como lo es la calcita. Esta posibilidad, se ha venido consolidando después del asombroso descubrimiento de un cristal de calcita encontrado dentro del barco vikingo de nombre Elizabethan que se hundió aproximadamente en 1592. Este asombroso descubrimiento fue reportado en el año 2001 por los investigadores Bound  y Monaghan [1].

El descubrimiento mencionado, ha reabierto la discusión sobre la posibilidad de determinar la posición del sol en condiciones no visibles mediante el principio de birrefringencia que presentan algunos materiales que hay en la naturaleza como es el caso del cristal de calcita. La explicación, consiste en el hecho de que la luz se propaga en forma de una onda electromagnética, por lo que presenta propiedades de polarización, es decir, sus campos eléctricos y magnéticos presentan la propiedad de vibrar en determinadas direcciones fijas. Precisamente, la luz del cielo que se encuentra en una región cercana a la dirección del sol presenta la propiedad de polarización.

 El fenómeno de polarización de la luz trasciende en un fenómeno óptico característico cuando la luz es transmitida a través de un cristal birrefringente, como la calcita, resultando en la generación de una imagen doble.  En efecto, al observar un objeto a través de un cristal birrefringente, se observan dos imágenes en lugar de una sola. Este fenómeno ocurre porque dicho cristal presenta dos velocidades de propagación diferentes en su red molecular para cada componente de polarización de la luz. En una dirección dentro del cristal, la luz viaja de manera más rápida que en la otra, formando, como resultado de esta diferencia de velocidades, dos imágenes en lugar de una sola. 

Sin embargo, es posible obtener una sola imagen con el cristal de calcita  cuando éste es rotado cuidadosamente y es posicionado en un ángulo muy particular. En estas condiciones, el cristal pierde la propiedad de formar una imagen doble pero ahora, presenta una propiedad diferente que consiste en que, aún en un día nublado, aunque el sol no esté visible, se puede observar a simple vista, a través del cristal de calcita un color azulado muy peculiar al observar en una región cercana a la dirección del sol. Se piensa que esta característica permite estimar con buena precisión la posición del sol aún bajo condiciones muy desfavorables.

Con el fin de comprobar si  la coloración azulada presentada por la calcita, permitió a los vikingos orientar sus naves, es que un físico de la universidad de  Rennes 1 en Francia en el año 2011, realizó un experimento acorde a la situación, en una región del Atlántico Norte por donde viajaban los vikingos. Los resultados  obtenidos con la calcita fueron comparados con observaciones realizadas mediante instrumentos modernos. Los experimentos fueron realizados bajo condiciones extremas de nubosidad o niebla. Los resultados obtenidos fueron positivos. Es decir, con la coloración de la calcita, los investigadores lograron determinar la posición del sol con un error muy pequeño, de menos de un grado. 

Las conclusiones a las que llegaron los investigadores resultan muy convincentes. Sin embargo, el artículo que publicaron en el 2011, ha recibido algunos comentarios de desacuerdo por otros investigadores, de tal manera que, a la fecha, aún continúa la controversia.

Fotografía del cristal de calcita encontrado en la nave vikinga Elizabethan que se hundió aproximadamente en 1592.
Fotografía extraída de un anuncio donde se ofrecen cristales de calcita. El precio ofertado es de 5.00 dólares.
Fotografía de un cristal de calcita de una página de internet.
Columna del CIO
El Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) es uno de los Centros públicos de investigación pertenecientes al Conacyt. Se especializa en óptica y fotónica (estudio de la luz y su interacción con la materia) www.cio.mx

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