Alkonyati égbolt segítette a viking hajósokat?

A vikingek hajóútjaikon egy olyan speciális napiránytű segítségével navigálhattak, mely napnyugta után is mutatta az utat a nyílt óceánon átkelő hajósoknak - írják tanulmányukban az ELTE Biológiai Fizika Tanszék kutatói.

Keveset tudunk a navigációs módszerekről

Az észak-atlanti térséget a IX-XIII. században a vikingek uralták. Őshazájuk a Skandináv-félsziget területén lehetett, így a tenger közelsége révén kiváló hajóépítőkké és tengerészekké váltak. Felfedezőútjaik során átszelték az Atlanti-óceánt, állandó településeket hoztak létre Izlandon és Grönlandon, kereskedelmi kapcsolatokat építettek ki Bizánccal, régészeti bizonyítékok tanúsága szerint még az észak-amerikai kontinens partvidékére is eljutottak.

A közel 300 évig virágzó grönlandi telepek, bár bővében voltak Európában egyedülálló természeti kincseknek, így értékes szőrméknek és az elefántcsontot kiváltó rozmáragyarnak, szinte minden alapvető szükségleti cikkből behozatalra szorultak. Túlélésük záloga mindvégig a kontinenssel folytatott rendszeres kereskedelem volt. Az ELTE Biológiai Fizika Tanszékén működő Környezetoptika Laboratóriumban már korábban is ismert leletek tanulmányozása nyomán arra a következtetésre jutottunk, hogy hajóútjaikon egy olyan speciális napiránytű segítségével navigálhattak, mely napnyugta után is mutatta az utat a nyílt óceánon átkelő hajósoknak. Eredményeinket a Proceedings of the Royal Society A című folyóiratban tettük közzé.

A számos fennmaradt hajóroncsnak köszönhetően a vikingek hajóépítő technikáiról viszonylag sokat tudnak a régészek, a hosszú hajóutakat lehetővé tévő navigációs módszereik azonban alig ismertek. A mágneses iránytű a vikingek korában Európában még ismeretlen volt. A partok mentén hajózó tengerészek a jellegzetes fákat vagy különleges formájú hegyeket figyelhették, emellett követhették az általuk jól ismert bálnák és tengeri madarak vonulási útvonalait is. Egyes kutatók szerint a tengerfelszín felett megjelenő délibábok is segíthették, bár néha félre is vezethették a viking hajósokat, mivel ezek a jelenségek olykor láthatóvá tehetik a horizonton túli objektumokat is. Egy korabeli feljegyzés szerint Vörös Erik is egy délibáb révén láthatta meg Izland közeléből a grönlandi partvonalat.

A nyílt-tengeri látóhatáron azonban nincsenek viszonyítási pontok, és a sarkvidéki nyár hosszú nappalai idején a csillagok sem segíthették a hajósokat. Egy sok kutató által elfogadott elmélet szerint a vikingek a nyílt-tengeren napiránytűt használtak. Ez az eszköz egy fordított napóra, melyen nem az árnyék csúcsának haladását lehet követni az előre megrajzolt árnyékvonalon, hanem az árnyékvonalat az árnyékcsúccsal fedésbe hozva az égtájakat lehet kijelölni. A legismertebb lelet, mely a rajta látható többszörösen bevésett jelek alapján egykor egy napiránytű része lehetett, egy a grönlandi Uunartoq-fjord mellett 1948-ban előkerült X. századi fatárcsatöredék.

Hogy működött az uunartoq-i lelet?

Bár csak az egyik felét találták meg, az eszköz valószínűleg 7 cm átmérőjű lehetett, közepén egy 17 mm átmérőjű lyukkal, melyben egy központi árnyékvető helyezkedett el. Lapja nevezetes napokon (pl. a tavaszi napéjegyenlőség idején) ábrázolhatta a Nap árnyékvonalát. Kimutattuk, hogy bár az Uunartoq-ban talált tárcsa valóban használható primitív napiránytűként, méretei és jelölései alapján egy sokkal fejlettebb eszköz lehetett. A meglévő töredéket új módon kiegészítve olyan műszert kaptunk, mely a csupán legendákból ismert napkővel együtt használva napnyugta után az alkonyati égbolt fénye alapján is mutathatta az égtájakat. Hasonló eszközt a modern időkben csak a második világháború után készítettek.

Az új elképzelés szerint a tárcsa közepén lévő lyukban a korábban feltételezett magas, vékony pálca helyett egy széles kúp alakú árnyékvető helyezkedett el, ami orvosolja a napiránytű egyik nagy hibáját. Napnyugta idején ugyanis az árnyékok hosszúra nyúlnak, így az árnyékcsúcs is messze kerül az árnyékvetőtől. A vikingek észak-atlanti hajóútvonalai mentén az év nagy részén a Nap olyan alacsonyan járja be útját az égbolton, hogy napiránytűjük tárcsájának több méter szélesnek kellett volna lennie, hogy az árnyék csúcsa a tárcsán lévő árnyékvonalra essen. Azonban egy megfelelő méretű kúp hosszúra nyúló árnyékának széle pontosan illeszkedik az árnyékvonalra, ezért egy kúpárnyékvetős napiránytűn csak az árnyék szélét, nem pedig a csúcsát kell megfigyelni. Erre a célra már egy csupán néhány centiméter széles tárcsa is megfelel. Az Uunartoq-ban talált lelet közepén lévő lyukba pedig pontosan illeszkedne egy olyan kúp, melynek árnyéka a bevésett napéjegyenlőség időszakára vonatkozó árnyékvonalakra vetülne.

De hiába is működne a napiránytű a napnyugta pillanatáig, ha köd vagy felhők takarják a Napot. A viking legendák beszámolnak azonban az úgynevezett „sólarsteinn”-ről, azaz a napkőről, mellyel éppen ilyen körülmények között lehet meghatározni a nem látható Nap helyét. Egy 1967 óta széles körben elfogadott hipotézis szerint a napkövek dikroikus turmalin vagy kordierit, illetőleg kettőstörő kalcit kristályok lehettek, melyeken keresztülnézve érzékelni lehet az égbolt polarizációs mintázatát, és abból következtetni a nem látható Nap helyét. Ha a szemünk előtt forgatott kristályon át nézzük az eget, a Naphoz képest mindig ugyanazon helyzetekben figyelhető meg sötétedés és világosodás. Erre a vikingek komolyabb fizikai ismeretek nélkül is rájöhettek. Egy nemrégiben felfedezett 16. századi hajóroncsban talált kalcit kristály arra utal, hogy valóban létezhetett ilyen eszköz és azt valóban navigációs célokra használhatták a mágneses iránytű megismerése előtt.

Korábbi, állati navigációval kapcsolatos biofizikai kutatásaink során már bizonyítottuk, hogy teljesen borult vagy ködös időben az égbolt polarizációs mintázata jelentősen megváltozik, ilyenkor tehát korlátozott a napkő használata. A vikingek hajózási útvonalán azonban gyakran fordul elő olyan eset, amikor a horizonthoz közel járó Nap előtt felhők úsznak, vagy a tengerfelszín felett köd hömpölyög, ugyanakkor az égbolt más területén derült az ég. Ilyen helyzetekben tehát valóban segítségül hívható a napkő a Nap helyzetének meghatározásához. Az árnyékot pótolni lehet egy méretre vágott fadarabbal, azaz árnyékpálcával, melyen az adott napálláshoz tartozó árnyék hosszát előzetesen bejelölték. Mivel a kúpárnyékvetős napiránytűn az árnyék szélességét is figyelni kell, a megfelelő árnyékpálca jellegzetes, nyílhegy alakot ölt. Ilyen eszköz az ismert leletek között nincs, de hasonló medálokat már találtak. Könnyen lehet, hogy valamelyik múzeumban őrzött viking ékszerben hamarosan navigációs eszközre ismernek majd a régészek.

Meglepő módon az árnyékvonalak geometriája azt is lehetővé teszi, hogy a kúpárnyékvetős napiránytűt napkövekkel és árnyékpálcával akkor is használni lehessen, amikor a Nap már a horizont alatt tartózkodik. Ehhez az iránytűn árnyékvonal párokat kell feltűntetni, melyek egyike annyi nappal esik napéjegyenlőség elé, amennyivel a másik a napéjegyenlőség utánra. Míg a Nap fenn van, az adott napra érvényes árnyékvonalat kell figyelni. Napnyugta után elég csupán az iránytűt megfordítani, és a másik árnyékvonalra illeszteni az árnyékpálcát mindaddig, míg az ég elég világos a napkövek használatához. Az északi vizeken a hosszú hajnalok és szürkületek során ez akár több órányi biztonságos hajózást is jelenthetett. Az uunartoq-i leleten látható árnyékvonalak a mi naptárunk szerint március 10-én és március 30-án érvényes párt alkotnak, tehát a lelet lehetett egy a tavaszi napforduló idején használatos alkonyfény iránytű része is.

Navigációs műszer, ideális napiránytű

Elméletünk ellenőrzéséhez terepkísérleteinkben két kalcitkristályt használtunk napkőként. Kúpárnyékvetős napiránytűnk méreteit az uunartoq-i leletről másoltuk, és hozzá való árnyékpálcát is szerkesztettünk. A terepi próbák során ez a középkori alkonyfény iránytű kb. 4 fokos hibával adta meg az északi irányt, ami egy mai zsebiránytű pontosságához mérhető. Ráadásul a mágneses iránytű kis mértékben szinte mindig, a sarkkörök közelében pedig akár 10 fokkal is eltér az északi iránytól, ezért használatához a helyi mágneses deklinációt feltüntető térképekre is szükség van. A napiránytű és az alkonyfény iránytű ettől a hibától mentes. Mivel a X. században a Sarkcsillag még több mint 6 fokra helyezkedett el az égbolt északi pólusától, a vikingek alkonyfény iránytűjükkel még annál is pontosabban navigálhattak volna, mintha a csillagokhoz igazodnak.

A fennmaradt leírások szerint a Grönlandra tartó viking kereskedőhajók közel 2500 km-t tettek meg a nyílt óceánon, mindvégig keletre vagy nyugatra tartva a 61. északi szélességi fok mentén. A mai klímaviszonyok között ezek az Északi Sarkkör közeli vizek az év nagy részében hajózhatatlanok a tengeri jég miatt. Számos történelmi feljegyzés és paleoklimatológiai kutatás azonban egyértelműen bizonyítja, hogy a vikingek kirajzásának időszaka egybeesett a középkori klímaoptimummal, melynek során a térség átlaghőmérséklete néhány fokkal magasabb volt. A felmelegedés lehetővé tette, hogy akár már a tavaszi napéjegyenlőség környékén, március közepétől jégmentessé váljon az Atlanti-óceán, így tavasztól őszig fenntarthatták útvonalaikat.

Hogy valóban használtak-e a vikingek napkövet és alkonyfény iránytűt, azt egyelőre nem lehet tudni, egyvalami azonban bizonyosnak látszik: az uunartoq-ban talált tárcsatöredék valóban navigációs műszer, mégpedig egy az északi vizeken ideális különleges napiránytű. A rajta látható árnyékvonalakból a kereskedőhajók menetrendje is szinte napra pontosan leolvasható. A Gergely-naptár szerint március első napjaiban indulhattak útnak a mai Svédország területéről, és nagyjából két héttel később, napéjegyenlőség idején köthettek ki Grönlandon. A hosszabbodó nappalok előre jelezték érkezésüket, így a kolónia lakosai felkészülten várhatták őket. Egy-két hét alatt az üzletek megköttettek, a hajó sérüléseit kijavították, és az értékes rakomány útnak indulhatott Európa piacai felé.