Immer der Sonne nach – Aber wie bei schlecht Wetter?

7. Februar 2011 von Bastian Greshake in Physik

Manche Veröffentlichungen springen einen ja einfach an, vor allem wenn sie so Titel wie "On the trail of Vikings with polarized skylight: experimental study of the atmospheric optical prerequisites allowing polarimetric navigation by Viking seafarers" haben. Ich meine: Wikinger, jene pfiffigen Burschen, die wohl dafür gesorgt haben, dass es auf Island bis heute keine Wälder gibt! Allerdings hatten die damals ein ziemliches Problem bei der Navigation auf hoher See: Nämlich die Orientierung. Ohne GPS, Google Maps und Smartphone. Bei Tag kann man glücklicherweise, zumindest wenn das Wetter es zulässt, die Sonne als Hilfsmittel benutzen und sich einen einfachen Sonnenkompass bauen. Die Dinger funktionieren dabei ähnlich wie eine Sonnenuhr.

Zu der Navigation bei schlechtem Wetter gibt es allerdings auch eine Theorie: Nämlich, dass die Wikinger sich dafür die Polarisation des Sonnenlichts zunutze gemacht haben könnten. Wie der eine oder andere vielleicht, von seiner Sonnenbrille oder dem Polarisationsfilter seiner Kamera, weiss bewegt sich Licht nicht immer chaotisch schwingend (unpolarisiert) durch die Gegend. Bei polarisiertem Licht schwingt es nämlich in eine definierte Richtung.

Solch polarisiertes Licht entsteht durch Reflexion oder Streuung des Lichts, die Stärke der Polarisation hängt dabei von dem Streuwinkel ab. Ein gutes Beispiel sind die Reflexionen auf Wasseroberflächen die sowohl uns, als auch unsere Kameras, blenden und sich mit passenden Polarisationsfiltern einfach herausfiltern lassen. Auch das Sonnenlicht wird in der Atmosphäre partiell polarisiert, die Stärke hängt auch hier vom Winkel ab. Und so könnte man die Polarisationsrichtung mit einem entsprechenden Filter bestimmen und so die Position der Sonne bestimmen.

Aber könnten die Wikinger eine solche Methode angewandt haben? In den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde eine entsprechende Theorie formuliert. Wohl vor allem aufgrund einer Wikinger-Saga, in welcher der Held einen Sonnenstein benutzt um bei bewölktem Himmel die Position der Sonne zu bestimmen. Klingt in meinen Augen nach ein bisschen wenig Grundlage für so eine Theorie. Aber da man bislang keine Sonnensteine gefunden hat, bleibt es wohl erstmal dabei.

Dafür, dass diese Methode an sich funktioniert gibt es allerdings gute Belege: Zum einen haben Piloten ein ähnliches Verfahren genutzt um sich zu orientieren. Und zum anderen ist die Nutzung von polarisiertem Licht auch im Tierreich gut dokumentiert. Die bekanntesten Vertreter einer solchen Navigationsart sind wohl die Bienen. Diese Nutzen das polarisierte Licht ebenfalls zur Orientierung bei der Suche nach der Sonne, was besonders beim Aufführen ihres Schwänzeltanzes wichtig ist. Mit diesem Tanz teilen Bienen ihren Artgenossen nämlich mit wo in der weiteren Umgebung sich Futterquellen befinden.

In der Veröffentlichung zu der Wikingernavigation wurde getestet wie gut Menschen darin sind die Sonne am Horzont, ohne Polarisationsfilter und auch bei schlechten Wetterbedingungen zu finden. Dazu haben sie Testpersonen 180°-Fotos vom Himmel unter verschiedenen Bedingungen gezeigt. Bei klaren Sichtverhältnissen waren die Ergebnisse der Versuchspersonen nah an der "echten" Sonnenposition. Bei schwachen Wolken war das Ergebnis ebenfalls ganz gut. Bei starker Wolkenbildung war die Sonnenposition aber mehr geraten als alles andere.

Als nächsten Schritt haben sie daher mal gemessen bei welchen Wetterbedingungen eine Navigation durch Polarisationsfilter überhaupt möglich ist: Sowohl bei leichter Bewölkung als auch bei Nebel lassen sich die Messungen mit einem Polarisationsfilter theoretisch nutzen. Bei einer völligen Bedeckung kann man aber auch mit dieser Methode wohl nicht mehr zielgerichtet navigieren.

Leider sind die Forscher noch nicht über diesen theoretischen Schritt hinaus zu Versuchen mit echter Navigation gekommen. Allerdings sind sie bereits dabei die entsprechenden Messungen durchzuführen. Und wie sie selbst sagen: In Ermanglung von Wikinger-Navigatoren nutzen sie dafür jetzt Studenten aus Deutschland, Ungarn und Schweden. Schauen wir mal wie die sich dabei schlagen.

Horvath, G., Barta, A., Pomozi, I., Suhai, B., Hegedus, R., Akesson, S., Meyer-Rochow, B., & Wehner, R. (2011). On the trail of Vikings with polarized skylight: experimental study of the atmospheric optical prerequisites allowing polarimetric navigation by Viking seafarers Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 366 (1565), 772-782 DOI: 10.1098/rstb.2010.0194

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2 Kommentare zu “Immer der Sonne nach – Aber wie bei schlecht Wetter?”

  1. Linus Antworten | Permalink

    sonnenstein

    So ein Sonnenstein hätte doch ggf. ein Kristallstein (oder eine Kombination zweier) mit anisotropen Brechungsindizes sein können, oder?

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