Солнечный компас викингов

Всероссийский конкурс «Горизонты открытий»

Региональный этап «Под алыми парусами»

2019-2020 учебный год

ПРОЕКТ

Солнечный компас викингов

(опыт воссоздания древнего навигационного прибора)

Номинация

Чтения им. И.Г. Петровского «На пути к Великим открытиям» (проектные и исследовательские работы физико-математической и естественнонаучной направленности).

Автор: Фирсов Владислав

2005 года рождения

Руководитель: Тришкин Борис Викторович

МБДОУ СОШ №66 г. Брянска

8-905-100-82-08

Технический консультант:

Учитель технологии МБОЙ СОШ №66

Полухин Вячеслав Викторович

Брянск 2019

Оглавление

Введение ……………………………………………………………………3

1. Деревянный диск Уунаторк ……………………….……………4

2. Современные научные взгляды на навигацию викингов………………………………………………………………………..8

3. Создание солнечного диска викингов …………………………...10

Заключение………………………………………………………………..15

Список источников информации………………………………………...16

Введение

«История человечества может предстать в искажённом виде только потому, что раньше люди не могли достаточно бережно хранить документы.»

Тур Хеердал

Актуальность темы исследования. При изучении истории географических открытий все больший интерес вызывают путешествия древних мореплавателей. Каким образом люди, имея в своем распоряжении простейшие суда и фактически полное отсутствие навигационных приборов они достигали новых берегов пересекая океаны.

Современными археологами точно доказано. Что скандинавские мореплаватели достигли берегов Исландии, Гренландии и за 500 лет до Колумба открыли Америку. Также исследователями экспериментальным путем было доказано, что корабли древних скандинавом были способны пересечь северную Атлантику и даже выдерживать океанические штормы. Но как викинги ориентировались в открытом море, как держали курс не зная компаса и астролябии.

Завесу над этим вопросом приоткрывает Фрагмент деревянного диска Уунаторк, найденный в Гренландии.

Предмет исследования: Система навигации викингов

Объект исследования: Солнечный компас викингов

Цель работы: Воссоздать солнечный компас викингов

Задачи работы:

1. Изучить маршруты путешествий викингов и систему навигации;

2. Исследовать современные научные теории, описывающие навигационные приспособления викингов;

3. Создать модель солнечного компаса викингов.

Теоретическая значимость работы:

Заключается в углубленном изучении истории географических открытий. Изучение исторических систем навигации. Приобретения практического опыта научных комплексных исследований.

Практическая значимость работы:

Создание модели солнечной доски викингов.

1. Деревянный диск Уунаторк

Плавание вдоль берегов не требовательно к навигации. Викинги ориентировались по местности. Это могли быть устья рек, фьорды, острова, мысы, горы, ледники — благо, всего этого в Норвегии, Дании и Швеции достаточно. Стоило первопроходцу составить устную карту таких ориентиров и последующие путешественники могли смело использовать описанную местность в качестве направляющих. Стоит отметить, что викинги останавливались на ночлег на берегу, чтобы не потерять его из виду, путешествуя по воде ночью.[2]

Потому что расстояния по оживлённым маршрутам были малы. Например, поход из западной точки Дании до Англии по прямой вдали от берега и при попутном ветре занимал всего 1.5 суток.

Другое дело — походы по открытом морю и океану. Археологами доказано что более 1000 лет назад викинги открыли Америку. Для этого им пришлось преодолеть несколько крупных участков по морям и Атлантическому океану, длиной от 1000 до 2000 км. В настоящее время известно 7 регулярных маршрутов походов викингов на дальние расстояния в западном направлении. (рис. 1)

Рисунок 1 - Маршруты викингов

И здесь ориентация по побережью не могла помочь. Нужна была более надежная и универсальная система. Магнитный компас появился в Европе только в 13-м веке.

Самый простой способ навигации в море по Солнцу определяя стороны света по закату, восходу и полудню. Викинги действительно так путешествовали, например, по маршруту №7 на карте выше. Маршрут от Хернама (ныне Берген) до южного мыса Гренландии проходит ровно по 61-й северной широте.

Но чтобы выполнять более сложные манёвры и ходить по более сложным маршрутам, необходима, более точная система навигации.

Известно что небосвод делился на 8 частей (Atta). Главные: Austuratt (восток), Norduratt (север), Suduratt (юг), Westuratt (запад). И второстепенные: Lundsudur, Utsudur, Utnordur и Landnordur (юго-восток, юго-запад, северо-запад, северо-восток).[3]

Чтобы определить стороны света днём, необходимо было определить положение солнца и знать его траекторию передвижения по небу в данный месяц года. Соответственно сутки викинги делили на 8 частей: Morgun (утро), Oendwerdur Dagur (первая часть дня), Hadaege (глубокий день, Middaege-полдень), Efri lutur Dags (последняя часть дня), Kwoeld и Aptan (вечер), Oendverd Nott (первая часть ночи), Midnaetti (полночь), Efri lutur Naetur (вторая часть ночи).[3]

Сложности в навигации добавляла сплошная облачность в северных морях, согласно сагам викингов использовали некий «Солнечный камень». «Солнечный камень» викингов так и не был найден. Но недавно был обнаружен кристалл в затонувшем корабле 16-го века. Появилась надежда, что такой же инструмент мог быть и у древних скандинавов.

Некоторые виды кристаллов обладают способностью преломлять солнечный свет (двойная рефракция). Этими свойствами обладают многие кальциты, турмалины и иолиты. Исландский шпат (разновидность кальцитов) можно было найти на одноимённом острове.

Принцип работы основан на способности таких кристаллов улавливать поляризационный солнечный свет, который исходит кругами в 90 градусах от источника. Достаточно двух кристаллов, чтобы обнаружить солнце в непогоду и даже в течении 50-и минут после захода солнца. Учитывая, что викинги плавали в северных широтах, когда в начале лета солнце практически не заходило за горизонт, такой инструмент был просто необходим при плавании.

Последние эксперименты венгерских учёных выяснили, что погрешность обнаружения положения солнца при таком методе составляет ±4 градуса, а это очень хороший результат. Было произведено 1080 разнообразных замеров.[4]

В итоге гипотеза об использовании кальцита в качестве высокоточного прибора выглядит всё более правдоподобной. Учитывая и то, что ненастная погода над морями и Атлантическим океаном могла быть неделями.

В 1948 году в Гренландии в руинах, датируемых 1200 годом, был найден фрагмент деревянного диска с насечками на нём. Если бы диск был полным, то насечек было бы 32, что соответствует румбу — одному из тридцати двух делений на современном компасе. Было выдвинуто предположение, что в отверстие в центре диска вставлялась ось с чем-то вроде стрелки солнечных часов (вариант гномона), и это позволяло определять стороны света.[1]

Однако следует помнить что гномон в северных широтах использовать можно только с учетом положения планеты Земля на орбите, то есть сезона года. О чем свидетельствуют насечки на найденном археологами диске.

Рисунок 2 – Фрагмент диска найденного археологами и способы его использования.

Как видно на рисунке 2 на диске есть насечки, которые по конфигурации совпадают с дневным ходом Солнца в дни солнцестояния и равноденствия. Что говорит, что это часть достаточно сложного навигационного прибора. До настоящего времени навигация викингов строится только на предположениях и догадках а также на попытках реконструировать их навигационные приборы.

1. Современные научные взгляды на навигацию викингов

Поле многолетних экспериментов учёные предполагают существование у викингов помимо «солнечного камня» трёх видов навигационных приборов: горизонтная доска, солнечный компас, световая доска (сумеречная доска) (Рис. 3).[6]

Рисунок 3. Система навигационных приборов викингов.

Ученые, проанализировав сохранившиеся тексты легенд и найденные артефакты, поняли, что это специальные солнечные часы с пометками, обозначающими стороны света, и резьбой, которая соответствует изменениям тени от гномона солнечных часов. Он, в свою очередь, зависит от равноденствия и солнцестояния весной и летом. При соблюдении правильных времени и места, то есть на северной широте около 61° с мая по сентябрь, погрешность составляла всего четыре градуса. Понятно, что викинги ходили в Гренландию именно летом.

На горизонтной доске отверстиями помечены месяцы походов. С одной стороны — положения восхода солнца, с другой — положения заката. Колышком помечался текущий месяц. Сделав один замер колышком (на закате или рассвете), можно определить север, отметив середину расстояния между соответствующим противоположным отверстием для текущего месяца.

На диске солнечного компаса заранее отмечались траектории движения тени от солнца в течении дня для различных месяцев. Соответственно, сделав замер в определённое время дня и сопоставив длину тени с измерениями, можно было определить север.

Световая доска является комбинацией горизонтной доски и солнечного компаса. Измерения производятся на базе тени от широкого гномона в центре прибора, сопоставляя их с предварительно нанесённой гномической линией. Эта доска была особенно эффективна в купе с «солнечным» камнем на закате или рассвете, а также в течении 50 минут, когда солнце скрыто за горизонтом.

1. Создание солнечного компаса Викингов

Заинтересовавшись вопросом навигации древних мореплавателей, было принято решение воссоздать солнечный компас. Исходя из гипотезы, что такая сложная система навигации не могла сформироваться сразу и первоначально должна была опираться на первичный простой прибор. Анализ литературы показал, возможно, солнечный компас использовался скандинавами как обычный гномон, а для придания ему горизонтальной устойчивости его клали в ведро с водой. (рис. 4, 5)

Рисунок 4,5 – Возможное использование солнечного компаса

Однако в современной литературе нет данных ни о размерах диска, ни о длине гномона на нем, существенно расходятся мнения о его форме.

Пришлось подбирать размеры опытным путем. Важной проблемой стала порода древесины. Из чего сделан диск Уунаторк также нет данных в современных источниках. Попытка сделать диск из сосны провалилась. При обработке заготовка раскололась. При второй попытке воспользовались березой.

Диаметр диска взяли 20 см исходя из приблизительного диаметра деревянного ведра. Шпенек гномона вытачивался отдельно из расчета, что тень не должна выходить за край диска, иначе теряется смысл использования прибора.

Для определения высоты шпенька гномона воспользовались данными таблицы высота солнца над горизонтом в дни равноденствий и солнцестояний (рис. 6)

Анализ путешествий викингов показала, что основные маршруты проходили вблизи 61 параллели, таким образом, высота солнца над горизонтом составляла в дни равноденствия 32 градуса, а в день солнцестояния 51,5. Далее воспользовавшись столярным угломером, при помощи источника света экспериментальным путем определили высоту шпенька.

Рисунок 6 – Таблица высота солнца над горизонтом в дни солнцестояний и равноденствий на разных широтах.

На фото 1 и 2 представлен готовый солнечный компас викингов. Дата съемки 14 ноября 2019 года, время примерно соответствует местному астрономическому полудню. Диск отклонено от горизонта для наглядности, т.к. длина шпенька не предусматривает его использование после дня осеннего равноденствия.

Фото 1 и 2. Солнечный компас викингов.

Заключение

Данная работа лишний раз подтвердила слова Тура Хеердала, что человечество за свою историю несколько раз утрачивала знания. Так случилось с системой навигации древних скандинавов, от которой остались лишь отрывочные сведенья в сагах и фрагмент артефакта. Однако остатки поселений Викингов говорит от том что эти средневековые мореплаватели совершали дальние морские переходы используя оргиниальную систему навигации.

В данной работе на основе ограниченных данных была спроектирована и создана одна из частей навигационной системы викингов – солнечный компас.

По нашей гипотезе солнечный компас это наиболее ранний фрагмент системы навигации, который позже был дополнен сумеречной доской и горизонтной доской.

В ходе работы над солнечным компасом были изучены современные представления ученых о скандинавской средневековой системе навигации. Углублено изучены явления связные с вращением земли вокруг солнца.

В дальнейшем планируется:

- более детально изучить зарубежную литературу по предмету исследования;

- воссоздать два остальных элемента системы навигации викингов.

- провести эксперименты по проверке ее работоспособности.

«Границы? Никогда не видел их, но слышал, что они существуют в умах большинства людей.» - Тур Хеердал

Список источников информации

1. Солнечный камень викингов// Наука и жизнь №12 – 2007 - https://www.nkj.ru/archive/articles/12390/

2. Навигация древних скандинавов. Что такое «солнечный камень»// Фьорд – медиажурнал о Древней Скандинавии https://fiord.org/articles/pohody/navigaciya-drevnikh-skandinavov-solnechniy-kamen.html

3. "Солнечный компас "викингов// портал вся Норвегия на Русском - http://www.norge.ru/solkompass/

4. Даниил Кузнецов, Ориентация викингов// LIFEнаука - 16 апреля 2016 - https://life.ru/наука/400217/oriientatsiia_vikinghov

5. Забудьте GPS: Средневековые компасы, управляемые викингами после захода солнца// журнал LIVESCIENCE (автоматический перевод страницы) - https://www.livescience.com/44366-vikings-sun-compass-after-sunset.html

6. Балаш Бернарт и соавт., Как можно использовать солнечный компас викингов с солнечными камнями до и после заката? Сумеречная доска как новая интерпретация фрагмента артефакта Уунартока// Royal societypu blishing (автоматический перевод страницы) - 08 июня 2014 г. - https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2013.0787