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<大狗说 |="" 专题="" |="" 北极故事=""> 很多古代文献中都这样记载过勇猛的维京水手：他们通过鸟类、鲸鱼、地标等来识别方向，从而发现了冰岛、格陵兰以及北美大陆。毋庸置疑的是，维京人曾凭借夜间星星以及白天太阳的位置帮助导航，因为考古学家已经发现了维京人的日晷。但那时还没有指南针，古代水手在面对阴天的时候是如何确定方向的呢？ 在一些北欧传说当中，曾出现过“太阳石”。尽管没有明确的记录表明这到底是什么，但科学家已经就此展开了几十年的研究，因为这关系到是否存在着那神奇的导航工具。 其中的原理在于，维京人很可能曾通过一种特别的水晶与阳光相互作用来为导航提供依据，这种方法甚至可以在阴天情况下使用！今天，科学家们利用极化光(偏振光)来测量不同的化学成分，然而维京人是否早在上千年以前就已经发现了其中的基本原理？还是说这只是人们的美妙幻想？科学家们正在接近真相。 散射与偏振 要搞清这个问题，我们首先要知道：阳光穿过大气层时，空气中各种微粒和分子根据光线的不同波长，对其进行了不同程度的散射和极化。由于太阳光谱中蓝色端的光被散射地最多，所以天空呈现为蓝色。 更重要的是，被散射的光波也有一定程度的极化(偏振)。也就是说它们只在一个平面内振动，而不是在所有方向上都如此。极化的程度取决于观察者的视角以及光线是否被云和其他粒子进一步散射而引起了去极化效果。 在挪威和冰岛的海岸线附近有一种晶状的碳酸钙矿石，即所谓的“冰洲石”(方解石)。当极化后的阳光进入一块冰洲石的时候，会发生神奇的现象。冰洲石具有极强的双折射性，它能够把阳光分成两束强度不等的光线并从不同方向折射出去。 这意味着透过冰洲石看东西，可以看到两个。最为关键的是，两条光的强度由原光线的极化程度和冰洲石相对于光源的位置和角度共同决定。 电气石和堇青石除了不能把光线分成两束外，也具有类似的性质。它们具有很强的二向色性，即可以主要吸收极化光线中的一个部分，略过另一个。同样，这也取决于原光线的极化程度和水晶相对于光源的位置和角度。 所以理论上讲，检查阳光通过这几种水晶的状态，经过适当的校正，古代水手就大致可以判断太阳的位置。这将帮助他们确定地理方位，而无需了解这种现象背后的科学原理。 如果当初维京人的船上确实拥有这些“太阳石”，并且他们知道如何使用，那么通过肉眼是否能够看出光线通过太阳石后的差别，这种精度是否足以在阴天里帮助指引航向呢？(考虑到水晶的瑕疵和光源的去极化) 验证假设 来自匈牙利的科学家就这一问题作了最新的分析。他们模拟了维京人的航海条件，在挪威、南格陵兰和纽芬兰之间区域进行实验。结果显示，在晴朗天空下，即极化程度较高的条件下，所有三种水晶都具备足够的信号和良好的准确性；在些许阴天的情况下，极化程度有所减少但仍相对偏高，电气石和堇青石比冰洲石的性能更好。只有非常纯净的冰洲石才能达到与其他两种矿石相当的水平。 如果阳光极化程度很低，那么冰洲石可以在阴天里给出很好的结果。如果云彩太厚或者有雾，那么三种水晶的测量误差都会很高。 目前研究人员正在分析以此信息是否能够判断出地理方向。如果维京人曾拥有的这些奇石在阴天条件下无法做到这一点，那么关于太阳石的说法可能都是错误的。 但是一旦确认太阳石可以准确判断地理方向，接下来需要做的就是再找到一条携带着太阳石的维京人古船了。实际上，在一条16世纪的英国沉船上人们已经发现了这种神奇的石头(如下图)。石头中央是长方形水晶，四周刻有方向。也就是说，维京人可能也曾经拥有这种太阳石，让我们拭目以待。 |
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