Polarimetría (I): la orientación de los vikingos y de las abejas

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POLARIMETRÍA

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Hay quien sostiene que los navegantes vikingos podían conocer la posición del Sol gracias a unas piedras a través de las cuales miraban el cielo. Lo deducen porque existe una saga islandesa sobre el héroe Sigurd en la que se lee que un día nublado y nevoso, el rey Olaf “cogió una piedra solar, miró al cielo y vio de dónde venía la luz, de la que averiguó la posición del invisible Sol”.

¿Cómo podían saberlo? Los que apoyan esta hipótesis se basan en los siguientes hechos conocidos:

  1. la luz del cielo está parcialmente polarizada;
  2. la dirección de polarización depende de la posición del Sol;
  3. existen minerales que actúan como filtros polarizadores.

Y creen que, mediante unas piedras que actuaban como filtros polarizadores, los vikingos habían aprendido a observar esas direcciones de polarización de la luz.

Pero ¿qué es la polarización de la luz?

La luz se transmite como una onda de las llamadas transversales. En este tipo de ondas el campo eléctrico oscila en todas las direcciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Eso cuando la luz no está polarizada, situación que se refleja a la izquierda de la siguiente figura:

luz polarizada triplenlace 2.com

Pero cuando se hace pasar la luz a través de una sustancia denominada polarizador (que en la figura anterior se ha representado simbólicamente por una rejilla), la luz que sale por el otro lado vibra en un solo plano. Se dice que es una luz plano-polarizada. (También es posible polarizarla circular o elípticamente, pero de ello no nos ocuparemos ahora.)

La luz se puede polarizar de diversos modos. Uno de ellos es mediante ciertos minerales como la turmalina que actúan como filtros de absorción ciertos estados de polarización. Otro es por birrefringencia (doble refracción), como la que experimenta la luz al pasar a través del mineral espato de Islandia (una variedad transparente de la calcita o carbonato de calcio).

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La luz también se polariza parcialmente al reflejarse en una superficie.

Si una vez polarizada en un plano la luz la hacemos pasar por un segundo polarizador girado 90 grados respecto al primero, la luz no pasará y al otro lado del segundo polarizador habrá oscuridad.

luz polarizada triplenlace

La polarización de la luz del cielo

La luz del Sol que atraviesa la atmósfera terrestre también se polariza parcialmente. Lo hace por dispersión y de una forma peculiar:  tangencialmente a cualquier círculo centrado en el Sol (y la máxima polarización se da a 90 grados de la posición del astro.). En los siguientes dibujos, las flechas representan la dirección de la polarización de la luz en los distintos puntos del cielo (como lo vemos cuando miramos hacia arriba) en dos momentos del día: cuando el Sol está en la parte más alta (izquierda) y cuando está en la más baja, en el ocaso.

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En la imagen anterior, observemos el dibujo de la derecha. Mirando hacia arriba cuando el Sol se está poniendo, los planos de polarización siguen la dirección que indican las flechas. Entonces, si miramos el cielo a través de un segundo polarizador girado 90 grados respecto a la dirección de esas flechas, deberíamos ver esa zona más oscura. Y así es. Obsérvese la siguiente imagen, que es una foto tomada con ojo de pez. El centro corresponde a la parte más alta del cielo. Las flechas verdes indican la dirección de la polarización en esa zona; la blanca de abajo, la dirección del filtro polarizador (casi perpendicular a las verdes). En la periferia del círculo se ven las siluetas de los árboles del horizonte.

luz cielo polarizada 3 triplenlace.com

Los vikingos y las abejas

Volvamos a los vikingos. Lo que ahora se cree es que los vikingos miraban al cielo nublado con un cristal polarizador (que bien podía ser espato de Islandia, que se halla en la región por donde ellos más se movían); lo hacían rotar y observaban los patrones de polarización viendo las zonas más sombreadas del cielo. De esos patrones deducían la posición del Sol.

Esta hipótesis tiene sus detractores. Algunos científicos han sometido a prueba a varias personas a experimentos de este tipo y la frecuencia de aciertos no es satisfactoria. Sin embargo, en 2011 se hicieron nuevos estudios que apoyan la hipótesis de que se puede averiguar la posición del Sol en días nublados con muy poco error tanto en días nublados como en horas crepusculares usando minerales polarizadores mover la piedra ante el ojo hasta que se vea cierta imagen entóptica que se forma en la fóvea. Para más confirmación, al parecer se ha encontrado una piedra de espato de Islandia en el interior de un barco hundido en 1592.

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Lo que sí parece más claro es que hay animales capaces de detectar la polarización de la luz, como la hormiga, el pulpo o las abejas. Estas ejecutan una danza para indicar a sus compañeras de colmena donde hay buena provisión de néctar, especificando la distancia y la posición angular respecto al Sol. Dicen los científicos que para ello se valen de su capacidad de ver los esquemas de polarización del cielo.

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Referencias:

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