İzlanda sparı, ışığı polarize etme ve iki farklı yönde kırma yeteneği olan çift kırılma özelliği sergileyen şeffaf bir kalsit çeşididir. Bu, nesnelere İzlanda spar kristalleri aracılığıyla bakıldığında çift görüntü oluşturur.
Kalsit (kalsiyum karbonat, CaCO3) trigonal sistemde kristalleşir ve kuvarsdan biraz daha yoğundur. Saf kalsit renksizdir, ancak safsızlıklar bir dizi yumuşak renk verir. Zayıf iyonik bağları sayesinde kalsit oldukça yumuşaktır (Mohs Sertlik Ölçeği – 3.0) ve kolayca eşkenar dörtgenlere ayrılır.
İzlanda spar çeşidi kalsit örnekleri taş dükkanlarında ve mücevher ve mineral gösterilerinde popüler ürünlerdir. Minyatür buz küplerine benzeyen bu renksiz, şeffaf, yarılmış eşkenar dörtgenlerin tanesi genellikle ucuza satılır. Ancak bu küçük eşkenar dörtgenlerin yaygınlığı, bilim ve teknoloji üzerinde derin bir etkiye sahip olan büyüleyici bir tarihi gizlemektedir.
Alice’in Harikalar Diyarında Maceraları’nın devamı olan Aynanın İçinden’de yazar Lewis Carroll, başlıktaki ifadeyi hiçbir şeyin göründüğü gibi olmadığı bir dünyaya bakmak için bir metafor olarak kullanmıştır. Işığın gizemli doğasını anlamak söz konusu olduğunda, ilk bilim insanları için “aynadaki görüntü” optik kalsit veya İzlanda sparıydı.
Başlıklar
Güneş Taşı
Manyetik pusulanın Avrupa’ya tanıtılmasından yüzyıllar önce, Viking denizcileri bulutluluk ve sis güneşi gizlediğinde ya da güneş ufkun altında olduğunda bile kuzey denizlerinde yön bulma konusunda esrarengiz bir yetenek sergiliyorlardı.
1250’ye tarihlenen İzlanda manastır metinlerinde Vikinglerin güneşi doğrudan görmeden güneşin konumunu belirlemek için kullandıkları bir sólarsteinn’den (güneş taşı) bahsedilmektedir. Ufku tararken güneş taşı göze tutulduğunda, polarize ışık retina üzerine iki gölgeli görüntü yayıyordu. Karanlıklarının eşitlendiği yatay sapma, görünmeyen güneşin konumunu doğru bir şekilde gösteriyordu.
Arkeologlar daha önce çeşitli Viking kültür alanlarında İzlanda sparına rastlamış olsalar da, 2013 yılında İzlanda sparının 1597 yılında batmış bir İngiliz savaş gemisinde bronz seyir aletleriyle birlikte bulunmasına kadar bu aletin seyir amaçlı kullanıldığına dair doğrudan bir bulguya rastlamamışlardı. Bu keşfin, Vikinglerin güneş taşının varlığını ve manyetik pusulanın ortaya çıkmasından çok sonra da seyir amaçlı kullanımının devam ettiğini doğruladığı düşünülmektedir.
Helgustadir, İzlanda – Kalsit Madeni
İzlanda sparı adını 1667 yılında Danimarkalı bir jeolojik araştırmacının şeffaf kalsit kristalleri keşfettiği İzlanda’dan almaktadır. Daha sonra Helgustadir kalsit madeni haline gelen bu alan muhtemelen Vikinglerin güneş taşının kaynağıydı.
İzlanda sparının 1669’da yayınlanan ilk bilimsel tanımı, garip bir optik etkiyi tanımlıyordu. Bilim insanları tüm şeffaf kristallerin ışığı büktüğünü veya kırdığını zaten biliyorlardı, ancak İzlanda taşından geçen ışık tek bir ışın olarak değil, iki ayrı ışın olarak ortaya çıkıyordu.
Çift kırılma olarak bilinen bu optik fenomen Avrupa’nın önde gelen bilim insanlarının ilgisini çekti. 1675 yılında Hollandalı matematikçi ve fizikçi Christiaan Huygens, bir araya getirilen iki İzlanda çubuğu parçasının beklendiği gibi dört görüntü oluşturmadığını, bunun yerine bir parçanın döndürülmesinin iki orijinal görüntüden birini ortadan kaldırdığını keşfetti. Huygens’in gözlemleri ışığın dalga ya da parçacıklardan oluştuğuna dair ilk teorilerin ortaya atılmasına yol açmıştır.
Nicol Prizmaları ve “Sihirli Fenerler”
1828 yılında İskoç fizikçi William Nicol, Nicol prizmasını icat etmek için iki parça İzlanda çubuğunu birbirine yapıştırdı. İlk parça gelen ışık demetini bölerken, ikincisi iki demetten birini emiyordu. Kalan ışın, yalnızca tek bir düzlemde titreşen polarize ışıktan oluşuyordu.
Nicol prizmalarından gelen bu tek düzlemli polarize ışığı kullanan bilim insanları daha sonra polarimetreler, fotometreler, spektrofotometreler ve polarize mikroskoplar gibi büyük bilimsel, endüstriyel ve ticari değere sahip olan ve olmaya devam eden aletler geliştirdiler. 1894 yılında İngiliz fizikçi John C. Anderton, erken dönem “sihirli fener” projektörleri ve Nicol prizmalarını kullanarak ilk üç boyutlu görüntülemeyi yarattı.
Stratejik Bir Malzeme
Dünya Savaşı’nın başlangıcında, Amerikan askeri kuvvetleri yetersiz optik bomba nişangahları, uçaksavar silah nişangahları ve hava silah nişangahları ile yüklüydü; operatörün kafasının hareketi, savaşta sıkça meydana gelen bir durumdu ve hedefle görüş hizalamasını bozuyordu.
1942’de araştırmacılar, hedeflerin üzerine bindirilmiş eşmerkezli dairesel görüş resimleri oluşturmak için yarım dolar büyüklüğünde ince İzlanda spar diskleri kullanan optik halka silah nişangahlarını icat ettiler. Bu daireler optik sonsuzlukta göründüğünden, kafa hareketi hedef hizalamasını bozmuyor, böylece hava ve uçaksavar topçuluğunun doğruluğunu büyük ölçüde artırıyordu.
Optik halkalı top nişangahları, belirli boyutlarda kesilebilecek kadar büyük, hatasız, optik sınıf İzlanda spar kristalleri gerektiriyordu. Ancak optik sınıf İzlanda sparı nadir bulunuyordu. Ve Alman U-botları Atlantik gemiciliğini tehdit ederken, İzlanda’nın büyük ölçüde tükenmiş Helgustadir madeni güvenilir bir kaynak değildi.
Savaş Zamanında İzlanda Sparı Avı
İzlanda sparı 1942’de stratejik bir savaş malzemesi olarak ilan edildiğinde, Birleşik Devletler Jeoloji Araştırmaları acilen kaynak aramaya başladı ve Montana, Kaliforniya, New Mexico ve Sonora, Meksika’da küçük oluşumlar buldu. Montana’daki yatak 4.000 pound optik sınıf İzlanda sparı üretirken, Kaliforniya’daki yatak 90.000 silah dürbünü üretmeye yetecek 60.000 pound üretti.
Meksika’nın Sonora eyaletinde ABD hükümeti çiftçilere, kalsit-damar-bağlı tortul kayanın toprağa karıştığı tarlalarını aramaları için para ödedi. Bölgedeki çiftçiler, 150 kilo optik sınıf İzlanda sparı veren altı ton kristal için 70.000 dolar aldı. Kuzey New Mexico’daki bir sahadan da az miktarda optik sınıf İzlanda sparı elde edilmiştir.
Sentetik polarize malzemeler artık tüm teknolojik kullanımlarda İzlanda sparının yerini almış olsa da, birkaç saha hala taş dükkanlarının pazarlık tepsilerini dolduran ve bize Vikinglerin ve ilk bilim adamlarının kelimenin tam anlamıyla “aynanın arkasından” baktıkları büyüleyici tarihlerini hatırlatan bu küçük eşkenar dörtgenlerin örneklerini sağlamaktadır.
