Világhódító vikingek
A csaknem 15 éven át tartó kutatás során a Környezetoptika Laboratórium kutatói először az égpolarizációs viking navigáció (ÉVN) légköroptikai előfeltételeit derítették ki. Több külföldi (északi-sarkköri, atlanti-óceáni) és hazai (bajai és szombathelyi csillagászati obszervatóriumbeli) mérőkampányban képalkotó polarimetriával mérték az égfény polarizációfokának és -irányának mintázatát a legkülönfélébb meteorológiai viszonyok között. Így jutottak ezernél is több eltérő égpolarizációs szituációhoz, melyek lefedték a vikingek fő hajózási útvonala (60° 21' 55'' északi szélességi kör, a norvégiai Bergen és a grönlandi Hvarf útvonal) mentén előforduló égboltviszonyokat, amelyekkel az egykor ott hajózó vikingek találkozhattak.
Kiderült, hogy a felhős ég polarizációirány-mintázata gyakorlatilag megegyezik a tiszta égével,
így elvileg minden meteorológiai helyzetben alkalmas égpolarizációs navigációra. Ha ugyanis az ég két tetszőleges pontján a vikingek a polárszűrőként működő napkőkristályaikkal (kalcit, kordierit, turmalin) meghatározták az égfény polarizációirányát, és meghúzták az e két irányra merőleges két éggömbi főkört, akkor azok a Nap helyén metszették egymást. Márpedig az ÉVN alapja a Nap helyének ismerete, mert napsütésben a viking napiránytűvel meghatározható a földrajzi északi irány. Az égpolarimetriai mérések szerint azonban hiába független az égfény polarizációirány-mintázata a meteorológiai viszonyoktól, a szűk keresztmetszetet az égbolt túl alacsony p polarizációfoka jelentette: ha p kisebb volt egy p* küszöbértéknél, akkor a viking navigátor az eget nézve hiába forgatta szeme előtt a napkőkristályt, a poláros égfény szinuszos intenzitásváltakozását nem észlelte, így nem volt képes a napkövet a rajta keresztül látott égfényesség valamelyik szélső értékének megfelelő irányba forgatni, mely helyzetben a napkőre karcolt nyilacska mindig a Nap felé mutatott. Ezért a kutatók mérték az emberi látásra jellemző p* küszöböt is.
Ekkor kezdődött a kutatás második fele, melyben az ÉVN négy lépésének sok tesztalanyra átlagolt hibafüggvényeit mérték laboratóriumi és planetáriumi pszichofizikai kísérletekben. A mért égpolarizációs adatbázist és a három napkőtípusra mért négy hibafüggvényt számítógépbe táplálva, az ÉVN négy lépésében adódó hibák eredőjét meghatározva egy hibaterjedési szimulációs programmal ezernél is több különböző éghelyzetre kiszámolták, hogy a viking napiránytűvel milyen átlagos hibával és szórással mérhető az északi irány, ha a Nap helyét minden esetben valamely napkőkristállyal mérik. Ezzel arra a kritikus szintre jutott a kutatás, hogy már ismertté váltak a Norvégia–Grönland útvonal mentén előfordulható tetszőleges égviszonyok (felhőfedettségek és napmagasságok) mellett az északi irány ÉVN alapján történő meghatározásának hibái három napkőtípusra és az atlanti-óceáni viking hajózás két fontos dátumára, a tavaszi napéjegyenlőségre és a nyári napfordulóra.
Mindezek után értek el a végső megoldásig egy olyan számítógépes modellezéssel, mellyel az égviszonyoktól (felhőzöttségi fok, napmagasság), napkőtől (kalcit, kordierit, turmalin) és dátumtól (nyári napforduló, tavaszi napéjegyenlőség) függő navigációs irányhibák felhasználásával
36.000 viking hajóutat szimuláltak a 61° szélességi kör mentén lévő norvégiai Bergentől a dél-grönlandi Hvarf célállomásig,
miközben a navigátornak állandóan a földrajzi nyugati irányt kellett meghatároznia és tartania.
Száz Dénes és Horváth Gábor megmutatták, hogy az égpolarizációs viking navigáció sikere meglepően nagy volt az égfény polarizációirányának meghatározására használt napkőkristálytól és a hajózás dátumától szinte függetlenül, ha a navigátor 1, 2 vagy 3 óránként határozta meg a tartandó menetirányt, és a hajózás sikeressége csak ennél nagyobb navigációs periodicitás esetén csökkent le annyira, hogy a vikingek nem érték el Dél-Grönlandot, hanem azt messze délre elkerülve belevesztek az Atlanti óceánba, vagy szerencsés esetben felfedezhették Amerikát (Észak-Kelet-Kanadát), jóval Kolumbusz előtt.
A Környezetoptika Laboratórium korábbi kutatási eredményeiről Poláros viking iránytű a szemben, valamint Alkonyat és napkövek - hogyan tájékozódtak a vikingek? címmel számoltunk be.
Az ELTE-s kutatást az OTKA (K-105054: Égbolt-polarimetria a felhők felismerésére és a polarimetrikus viking-navigációnak kedvező meteorológiai viszonyok vizsgálatára) is támogatta.