노르드 항해자들은 하늘의 편광으로 태양의 방위를 알아냈다

아이슬란드, 그린란드, 나아가 북아메리카에 도달하기 위해 대양을 건넌 바이킹 항해자들은 나침반이 없었고 방위를 유지하려면 태양의 위치에 의존해야 했지만, 북대서양은 오랜 기간 동안 확실히 흐리거나 안개가 끼거나 눈이 내린다. 바로 그러한 조건에서는 태양 원반이 보이지 않게 되고, 추측 항법만으로는 여러 날에 걸친 외해 횡단에서 배가 항로를 크게 벗어날 위험이 있다.

태양을 직접 볼 수 없을 때 방위를 산출할 수 있는 기구는 존재하지 않았다. 겉으로 보이는 선택지는 구름이 잠시 걷히기를 기다리거나 파도의 양상, 새의 비행, 멀리 보이는 지형지물처럼 덜 신뢰할 수 있는 단서로 항해하는 것이었으나, 어느 것도 해안에서 멀리 떨어진 대양 한가운데에서는 안정적으로 작동하지 않았다.

올라프 하랄드손 왕과 항해자 시구르드가 관련된 일화를 포함한 노르드 사가들은 몹시 흐린 날 태양의 위치를 찾는 데 사용한 '태양석'(sólarsteinn)을 묘사한다. 현대 연구자들은 이것이 통과하는 빛을 편광시키는 아이슬란드 방해석으로 알려진 투명한 방해석 결정이었다고 제안한다.

방해석 결정을 통해 하늘의 편광 패턴을 읽으면, 구름이 덮여 있어도 그 정보가 유지되며 태양의 실제 위치를 1도 이내로 드러낸다.

대기 산란은 태양 원반이 보이지 않을 때에도 하늘 전반에 편광 패턴을 유지한다.

방해석 결정은 이중 상의 밝기를 맞추어 그 보이지 않는 편광을 읽을 수 있게 한다.

편광 패턴은 태양의 실제 위치와 상관관계가 있으므로 방위를 정확하게 도출할 수 있다.

이 대리 신호는 직접 신호를 차단하는 바로 그 흐린 조건에서도 작동하여 항해를 가능하게 한다.

직접 신호가 차단될 때는 장애물을 통과해 살아남는 상관된 속성을 찾아 그것을 읽는 도구를 만들어라.

가이 로파르가 이끌고 Proceedings of the Royal Society A에 발표된 2011년 연구는 이 방법으로 태양의 실제 방위를 약 1도 이내의 정확도로 확정할 수 있으며, 어두운 박명 조건에서도 몇 도 수준의 정밀도를 달성할 수 있음을 입증했다. 다른 연구자들은 북극해 조건에서 완전히 흐린 하늘 아래에서도 하늘의 편광 패턴이 여전히 탐지 가능하다는 것을 발견했다.