Faits sur le phare pour les enfants
Un phare est un grand bâtiment qui a une lumière près du sommet. Les phares sont construits sur la côte d’un océan ou d’un lac. Le phare protège les navires de s’écraser sur le rivage en envoyant la lumière vers la mer. La lumière tourne généralement en cercle pour que les navires voient une lumière clignotante. La lumière est généralement couverte par une lentille de Fresnel. Cette lentille permet à la lumière de parcourir une distance lointaine.
L’un des phares les plus célèbres était le phare d’Alexandrie. C’était sur une île près de la côte. Cette île s’appelait Pharos. Aujourd’hui encore, dans de nombreuses langues, le mot phare vient du nom de l’île.
Presque tous les phares sont maintenant automatiques.
Histoire
Phares anciens
Avant le développement de ports clairement définis, les marins étaient guidés par des feux construits sur des collines. Comme élever le feu améliorerait la visibilité, placer le feu sur une plate-forme est devenu une pratique qui a conduit au développement du phare. Dans l’Antiquité, le phare fonctionnait plus comme un marqueur d’entrée des ports que comme un signal d’avertissement pour les récifs et les promontoires, contrairement à de nombreux phares modernes. La structure de phare la plus célèbre de l’antiquité était le Pharos d’Alexandrie, en Égypte, qui s’est effondré à la suite d’une série de tremblements de terre entre 956 et 1323.
La Tour intacte d’Hercule à La Corogne, en Espagne, donne un aperçu de la construction d’anciens phares; d’autres preuves sur les phares existent dans des représentations sur des pièces de monnaie et des mosaïques, dont beaucoup représentent le phare d’Ostie. Des pièces de monnaie d’Alexandrie, d’Ostie et de Laodicée en Syrie existent également.
Construction moderne
L’ère moderne des phares a commencé au tournant du 18ème siècle, alors que la construction de phares a explosé au rythme de l’essor du commerce transatlantique. Les progrès de l’ingénierie structurelle et de nouveaux équipements d’éclairage efficaces ont permis la création de phares plus grands et plus puissants, y compris ceux exposés à la mer. La fonction des phares s’est déplacée vers la mise en garde visible contre les dangers de la navigation, tels que les rochers ou les récifs.
Les rochers Eddystone constituaient un risque majeur de naufrage pour les marins naviguant dans la Manche. Le premier phare construit là-bas était une structure octogonale en bois, ancrée par 12 poteaux en fer fixés dans la roche, et a été construit par Henry Winstanley de 1696 à 1698. Son phare a été la première tour au monde à avoir été entièrement exposée à la mer.
L’ingénieur civil, John Smeaton, a reconstruit le phare de 1756 à 1759; sa tour a marqué une avancée majeure dans la conception des phares et est restée en service jusqu’en 1877. Il a modelé la forme de son phare sur celle d’un chêne, en utilisant des blocs de granit. Il a redécouvert et utilisé la « chaux hydraulique », une forme de béton qui se fixera sous l’eau utilisée par les Romains, et a développé une technique de fixation des blocs de granit ensemble à l’aide de joints en queue d’aronde et de chevilles en marbre. La caractéristique de queue d’aronde a servi à améliorer la stabilité structurelle, bien que Smeaton ait également dû réduire l’épaisseur de la tour vers le haut, pour laquelle il a courbé la tour vers l’intérieur sur une pente douce. Ce profil avait l’avantage supplémentaire de permettre à une partie de l’énergie des ondes de se dissiper lors de l’impact avec les parois. Son phare a été le prototype du phare moderne et a influencé tous les ingénieurs ultérieurs.
L’une de ces influences était Robert Stevenson, lui-même une figure déterminante dans le développement de la conception et de la construction des phares. Sa plus grande réalisation a été la construction du phare de Bell Rock en 1810, l’un des exploits les plus impressionnants de l’ingénierie de l’époque. Cette structure était basée sur la conception de Smeaton, mais avec plusieurs fonctionnalités améliorées, telles que l’incorporation de lumières tournantes, alternant entre le rouge et le blanc. Stevenson a travaillé pour le Northern Lighthouse Board pendant près de cinquante ans au cours desquels il a conçu et supervisé la construction et l’amélioration ultérieure de nombreux phares. Il innove dans le choix des sources lumineuses, des fixations, de la conception des réflecteurs, de l’utilisation de lentilles de Fresnel, et dans les systèmes de rotation et de coffrage fournissant aux phares des signatures individuelles leur permettant d’être identifiés par les marins. Il a également inventé la flèche mobile et la grue à balancier comme pièce nécessaire à la construction du phare.
Alexander Mitchell a conçu le premier phare à pieux vissés – son phare a été construit sur des pieux vissés dans le fond marin sableux ou boueux. La construction de sa conception a commencé en 1838 à l’embouchure de la Tamise et était connue sous le nom de phare de Maplin Sands, et a été allumée pour la première fois en 1841. Bien que sa construction ait commencé plus tard, le phare de Wyre à Fleetwood, dans le Lancashire, a été le premier à être allumé (en 1840).
Améliorations de l’éclairage
La source d’éclairage était généralement constituée de bûchers de bois ou de charbon brûlant. La lampe Argand, inventée en 1782 par le scientifique suisse Aimé Argand, a révolutionné l’éclairage des phares avec sa flamme stable sans fumée. Les premiers modèles utilisaient du verre moulu qui était parfois teinté autour de la mèche. Les modèles ultérieurs utilisaient un manteau de dioxyde de thorium suspendu au-dessus de la flamme, créant une lumière vive et constante. La lampe Argand utilisait de l’huile de baleine, du colza, de l’huile d’olive ou une autre huile végétale comme combustible qui était alimenté par une alimentation par gravité à partir d’un réservoir monté au-dessus du brûleur. La lampe a été produite pour la première fois par Matthew Boulton, en partenariat avec Argand, en 1784 et est devenue la norme pour les phares pendant plus d’un siècle.
Le phare de South Foreland a été la première tour à utiliser avec succès une lumière électrique en 1875. Les lampes à arc en carbone du phare étaient alimentées par une magnéto entraînée par la vapeur. John Richardson Wigham a été le premier à développer un système d’éclairage au gaz des phares. Son brûleur à gaz « crocus » amélioré au phare de Baily près de Dublin était 13 fois plus puissant que la lumière la plus brillante connue à l’époque.
Le brûleur à mazout vaporisé a été inventé en 1901 par Arthur Kitson et amélioré par David Hood à Trinity House. Le carburant a été vaporisé à haute pression et brûlé pour chauffer le manteau, donnant une puissance de plus de six fois la luminosité des lampes à huile traditionnelles. L’utilisation du gaz comme illuminant est devenue largement disponible avec l’invention de la lumière Dalén par l’ingénieur suédois Gustaf Dalén. Il a utilisé l’Agamassan (Aga), un substrat, pour absorber le gaz permettant un stockage sûr et donc une exploitation commerciale. Dalén a également inventé la « sun valve », qui régule automatiquement la lumière et l’éteint pendant la journée. La technologie était la forme prédominante de source lumineuse dans les phares des années 1900 aux années 1960, lorsque l’éclairage électrique était devenu dominant.
Systèmes optiques
Avec le développement de l’éclairage régulier de la lampe Argand, l’application de lentilles optiques pour augmenter et focaliser la lumière l’intensité est devenue une possibilité pratique. William Hutchinson a développé le premier système optique pratique en 1763, connu sous le nom de système catoptrique. Ce système rudimentaire a efficacement collimaté la lumière émise en un faisceau concentré, augmentant ainsi considérablement la visibilité de la lumière. La capacité de focaliser la lumière a conduit aux premiers faisceaux de phare tournants, où la lumière apparaîtrait aux marins comme une série de flashs intermittents. Il est également devenu possible de transmettre des signaux complexes à l’aide des éclairs lumineux.
Le physicien et ingénieur français Augustin-Jean Fresnel a développé la lentille de Fresnel en plusieurs parties pour une utilisation dans les phares. Sa conception a permis la construction d’objectifs à grande ouverture et à courte distance focale, sans la masse et le volume de matériau requis par un objectif de conception conventionnelle. Une lentille de Fresnel peut être rendue beaucoup plus fine qu’une lentille conventionnelle comparable, prenant dans certains cas la forme d’une feuille plate. Une lentille de Fresnel peut également capter une lumière plus oblique d’une source de lumière, permettant ainsi à la lumière d’un phare équipé d’une lentille d’être visible sur de plus grandes distances.
La première lentille de Fresnel a été utilisée en 1823 dans le phare de Cordouan à l’embouchure de l’estuaire de la Gironde; sa lumière pouvait être vue de plus de 32 km. L’invention de Fresnel a augmenté la luminosité de la lampe du phare d’un facteur quatre et son système est toujours d’usage courant.
Récent
L’avènement de l’électrification et des changeurs automatiques de lampes a commencé à rendre les gardiens de phare obsolètes. Pendant de nombreuses années, les phares avaient encore des gardiens, en partie parce que les gardiens de phare pouvaient servir de service de sauvetage si nécessaire. Les améliorations apportées à la navigation maritime et à la sécurité, telles que le Système mondial de positionnement (GPS), ont conduit à l’élimination progressive des phares non automatisés à travers le monde. Au Canada, cette tendance a été enrayée et il y a encore 50 stations d’éclairage dotées de personnel, dont 27 sur la côte ouest seulement.
Les phares modernes restants ont généralement des batteries chargées à l’énergie solaire et une seule lumière clignotante fixe posée sur une tour à claire-voie en acier.
Constructeurs de phares célèbres
John Smeaton est remarquable pour avoir conçu le troisième et le plus célèbre phare d’Eddystone, mais certains constructeurs sont bien connus pour leur travail dans la construction de plusieurs phares. La famille Stevenson (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan et Charles) a fait de la construction de phares une profession de trois générations en Écosse. L’Irlandais Alexander Mitchell a inventé et construit un certain nombre de phares à vis malgré sa cécité. L’anglais James Douglass a été fait chevalier pour son travail sur les phares.
Le lieutenant George Meade du Corps du Génie de l’Armée des États-Unis construit de nombreux phares le long des côtes de l’Atlantique et du Golfe avant d’acquérir une renommée plus large en tant que général vainqueur à la bataille de Gettysburg. Le colonel Orlando M. Poe, ingénieur du général William Tecumseh Sherman pendant le siège d’Atlanta, a conçu et construit certains des phares les plus exotiques dans les endroits les plus difficiles des Grands Lacs américains.
L’officier de la marine marchande française Marius Michel Pacha a construit près d’une centaine de phares le long des côtes de l’Empire ottoman dans une période de vingt ans après la guerre de Crimée (1853-1856).
Technologie du phare
Puissance
Dans un phare, la source de lumière est appelée la « lampe » (qu’elle soit électrique ou alimentée au pétrole) et la concentration de la lumière se fait par la « lentille » ou « optique ». Allumée à l’origine par des feux ouverts et plus tard par des bougies, la lampe à mèche creuse Argand et le réflecteur parabolique ont été introduits à la fin du 18ème siècle.
L’huile de baleine a également été utilisée avec des mèches comme source de lumière. Le kérosène est devenu populaire dans les années 1870 et l’électricité et le carbure (gaz acétylène) ont commencé à remplacer le kérosène au tournant du XXe siècle. Le carbure était favorisé par la lumière Dalén qui allumait automatiquement la lampe à la tombée de la nuit et l’éteignait à l’aube.
Pendant la guerre froide, de nombreux phares soviétiques éloignés étaient alimentés par des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes (RTG). Ceux-ci avaient l’avantage de fournir de l’énergie de jour comme de nuit et n’avaient pas besoin de ravitaillement ou d’entretien. Cependant, après l’effondrement de l’Union soviétique, il n’existe aucun document officiel sur l’emplacement ou l’état de tous ces phares. Avec le temps, leur état se dégrade; beaucoup ont été victimes de vandalisme et de voleurs de ferraille, qui n’ont peut-être pas conscience du contenu radioactif dangereux.
Lentille
Voir aussi: Lentille de Fresnel
Avant les lumières stroboscopiques modernes, les lentilles étaient utilisées pour concentrer la lumière d’une source continue. Les rayons lumineux verticaux de la lampe sont redirigés dans un plan horizontal et, horizontalement, la lumière est focalisée dans une ou plusieurs directions à la fois, le faisceau lumineux étant balayé. En conséquence, en plus de voir le côté du faisceau lumineux, la lumière est directement visible à de plus grandes distances, et avec une caractéristique lumineuse d’identification.
Cette concentration de lumière est réalisée avec un ensemble de lentilles en rotation. Dans les premiers phares, la source de lumière était une lampe à kérosène ou, plus tôt, une lampe à argand à huile animale ou végétale, et les lentilles tournaient par un ensemble mécanique entraîné par le poids enroulé par les gardiens de phare, parfois toutes les deux heures. L’ensemble de lentilles flottait parfois dans du mercure liquide pour réduire les frottements. Dans les phares plus modernes, des lumières électriques et des moteurs d’entraînement étaient utilisés, généralement alimentés par des générateurs électriques diesel. Ceux-ci fournissaient également de l’électricité aux gardiens de phare.
La concentration efficace de la lumière d’une grande source de lumière omnidirectionnelle nécessite une lentille de très grand diamètre. Cela nécessiterait une lentille très épaisse et lourde si une lentille conventionnelle était utilisée. La lentille de Fresnel (prononcé / freˈˈnɛl/) focalisait 85% de la lumière d’une lampe contre les 20% focalisés avec les réflecteurs paraboliques de l’époque. Sa conception a permis la construction de lentilles de grande taille et de courte distance focale sans le poids et le volume du matériau dans les conceptions de lentilles conventionnelles.
Les lentilles du phare de Fresnel sont classées par ordre, une mesure de la puissance de réfraction, une lentille du premier ordre étant la plus grande, la plus puissante et la plus chère ; et une lentille du sixième ordre étant la plus petite. L’ordre est basé sur la distance focale de l’objectif. Une lentille du premier ordre a la distance focale la plus longue, la sixième étant la plus courte. Les phares côtiers utilisent généralement des lentilles de premier, deuxième ou troisième ordre, tandis que les phares et balises portuaires utilisent des lentilles de quatrième, cinquième ou sixième ordre.
Certains phares, comme ceux de Cape Race, à Terre-Neuve, et de Makapuu Point, à Hawaï, utilisaient une lentille de Fresnel hyperradiante plus puissante fabriquée par la firme Chance Brothers.
Ces derniers temps, de nombreuses lentilles de Fresnel ont été remplacées par des aérobeacons rotatifs qui nécessitent moins d’entretien. Dans les phares automatisés modernes, ce système de lentilles rotatives est souvent remplacé par une lumière de haute intensité qui émet de brefs éclairs omnidirectionnels (concentrant la lumière dans le temps plutôt que dans la direction). Ces feux sont similaires aux feux d’obstruction utilisés pour avertir les aéronefs des structures hautes. Les innovations récentes sont les « lumières Vega » et les premières expériences avec des panneaux à diodes électroluminescentes (LED).
Caractéristiques de la lumière
Voir aussi: Caractéristique de la lumière
Dans l’un de ces modèles, un observateur, plutôt que de voir une lumière faible continue, voit une lumière plus brillante pendant de courts intervalles de temps. Ces instants de lumière vive sont agencés pour créer une caractéristique lumineuse ou un motif spécifique à un phare. Par exemple, les flashs du phare de Scheveningen sont alternativement de 2,5 et 7,5 secondes. Certaines lumières ont des secteurs d’une couleur particulière (généralement formés par des vitres colorées dans la lanterne) pour distinguer les zones d’eau salubre des hauts-fonds dangereux. Les phares modernes ont souvent des réflecteurs ou des transpondeurs Racon uniques, de sorte que la signature radar de la lumière est également unique.
Bâtiment
Conception
Pour être efficace, la lampe doit être suffisamment haute pour être vue avant que le danger ne soit atteint par un marin.
Là où des hauts-fonds dangereux sont situés loin d’une plage de sable plat, le prototype du phare côtier en maçonnerie de grande hauteur est construit pour aider le navigateur à toucher terre après une traversée de l’océan. Souvent, ceux-ci sont cylindriques pour réduire l’effet du vent sur une structure haute, telle que Cape May Light. Des versions plus petites de cette conception sont souvent utilisées comme feux de port pour marquer l’entrée dans un port, comme le phare de New London Harbor.
Lorsqu’une haute falaise existe, une structure plus petite peut être placée au sommet, comme au phare de Horton Point. Parfois, un tel emplacement peut être trop élevé, par exemple le long de la côte ouest des États-Unis, où de fréquents nuages bas peuvent obscurcir la lumière. Dans ces cas, les phares sont placés sous le sommet de la falaise pour s’assurer qu’ils peuvent encore être vus à la surface pendant les périodes de brouillard ou de nuages bas, comme au phare de Point Reyes. Une autre victime du brouillard a été le phare de Old Point Loma, qui a été remplacé en 1891 par un phare inférieur, le phare de New Point Loma.
À mesure que la technologie avançait, des structures préfabriquées en fer squelettique ou en acier avaient tendance à être utilisées pour les phares construits au 20e siècle. Ceux-ci ont souvent un noyau cylindrique étroit entouré d’un contreventement de travail en treillis ouvert, tel que la lumière de gamme de points finlandais.
Parfois, un phare doit être construit dans l’eau elle-même. Les phares lavés par les vagues sont des structures en maçonnerie construites pour résister à l’impact de l’eau, comme le phare d’Eddystone en Grande-Bretagne et le phare de St. George Reef au large de la Californie. Dans les baies moins profondes, les structures en fer forgé des phares à pieux vissés sont vissées dans le fond marin et une structure en bois basse est placée au-dessus de la charpente ouverte, comme le phare de Thomas Point Shoal. Comme les pieux vissés peuvent être perturbés par la glace, les phares à caisson en acier tels que la lumière Orient Point sont utilisés dans les climats froids. Orient Long Beach Bar Light (Bug Light) est un mélange d’une lampe à pile à vis qui a été convertie en une lampe à caisson en raison de la menace de dommages causés par la glace.
Dans des eaux trop profondes pour une structure conventionnelle, un navire-phare peut être utilisé à la place d’un phare, comme l’ancien navire-phare Columbia. La plupart d’entre elles ont maintenant été remplacées par des plates-formes légères fixes (comme Ambrose Light) similaires à celles utilisées pour l’exploration pétrolière en mer.
Composants
Bien que les bâtiments des phares diffèrent selon l’emplacement et le but, ils ont tendance à avoir des composants communs.
Une station d’éclairage comprend la tour du phare et toutes les dépendances, telles que le logement du gardien, la maison à combustible, le hangar à bateaux et le bâtiment de signalisation de brouillard. Le phare lui-même se compose d’une structure de tour soutenant la salle des lanternes où la lumière fonctionne.
La salle des lanternes est le logement vitré au sommet d’une tour de phare contenant la lampe et la lentille. Ses vitres sont supportées par des barres d’astragale en métal qui s’étendent verticalement ou en diagonale. Au sommet de la salle des lanternes se trouve un ventilateur anti-tempête conçu pour éliminer la fumée des lampes et la chaleur qui s’accumule dans l’enceinte en verre. Un paratonnerre et un système de mise à la terre reliés au toit en coupole métallique constituent un conduit sûr pour tout coup de foudre.
Immédiatement sous la salle des lanternes se trouve généralement une Salle de garde ou une Salle de service où le carburant et d’autres fournitures étaient conservés et où le gardien préparait les lanternes pour la nuit et veillait souvent. Les horloges (pour faire tourner les lentilles) s’y trouvaient également. Sur une tour de phare, une plate-forme ouverte appelée galerie est souvent située à l’extérieur de la salle de surveillance (appelée Galerie principale) ou de la Salle des Lanternes (Galerie des Lanternes). Cela a été principalement utilisé pour nettoyer l’extérieur des fenêtres de la salle des lanternes.
Les phares proches les uns des autres de forme similaire sont souvent peints d’un motif unique afin qu’ils puissent facilement être reconnus à la lumière du jour, un marquage connu sous le nom de marque de jour. Le motif en spirale de poteau de barbier noir et blanc du phare du Cap Hatteras en est un exemple. La lumière de Race Rocks dans l’Ouest canadien est peinte en bandes horizontales noires et blanches pour se démarquer de l’horizon.
Feux d’alignement
L’alignement de deux points fixes sur terre fournit au navigateur une ligne de position appelée range aux États-Unis et transit en Grande-Bretagne. Les plages peuvent être utilisées pour aligner avec précision un navire dans un chenal étroit, comme dans une rivière. Avec des repères d’une gamme éclairés par un ensemble de phares fixes, la navigation nocturne est possible.
Ces phares appariés sont appelés feux de portée aux États-Unis et feux de direction au Royaume-Uni. La lumière la plus proche est appelée balise ou portée avant; la plus éloignée est appelée portée arrière. Le feu de gamme arrière est presque toujours plus haut que l’avant.
Lorsque le navire est sur la bonne trajectoire, les deux feux s’alignent verticalement. Mais lorsque l’observateur est hors position, la différence d’alignement indique la bonne direction de déplacement pour corriger la trajectoire.
Images for kids
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The lighthouse of Aveiro, west coast of Portugal
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Split Point Lighthouse, Aireys Inlet, Victoria, featured in the Australian TV series Round the Twist
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The Light-house on Point of Air, Flintshire, 1815
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Eddystone Lighthouse, one of the first wave-washed lighthouses
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Hyperboloid design Adziogol Lighthouse by V.G.Shukhov, Ukraine, 1910
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Kõpu Lighthouse has the shape of a square prism, with massive counterforts
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Iron quadripod lighthouse from 1877 in Ruhnu island
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Kreis Südtondern
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Pommerby
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Dahme (Holstein)
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Tour d’Hercule à A Coruña, Espagne. Construit par les Romains, c’est le plus ancien phare du monde encore en état de marche.
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Cabo Branco Lighthouse in João Pessoa, Brazil is a major attraction at the easternmost inland point of the Americas
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Tangasseri Lighthouse in Kollam(Quilon) city, India est le plus haut phare de l’État du Kerala. La structure a été construite par les Britanniques en 1902.
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Un type plus rare de phare sur pilotis dans le golfe Hauraki en Nouvelle-Zélande. Principalement protégé par les îles voisines, le phare de Bean Rock ouvre la voie au port de Waitemata.
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Lighthouse « El Faro », Maspalomas, Gran Canaria.
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le phare « Lobito » à Lobito, en Angola
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Le phare de Knarrarósviti est une tour à deux étages, construite en 1938-1939, située près de la ville de Stokkseyri. Islande.
The Vypin Lighthouse at Kochi, India. The structure (built in 1979) has an unusual cross section.
The Rawley Point Lighthouse near Two Rivers, Wisconsin at Point Beach State Forest shows an example of an octagonal skeletal structure.
Baltic coast lighthouse, located in Niechorze, Poland
Peggys Point Lighthouse, Nova Scotia, Canada
Small non-attendant lighthouse at Gullringnes in Vardø, North Norway.
Keri Lighthouse in Estonia was the first lighthouse in the world to be powered by natural gas.
Phare de Chenal Est de Grand Island, un phare en bois construit en 1867 sur Grand Island dans le lac Supérieur, près de Munising, Michigan, États-Unis.
Cape Irago lighthouse in Tahara, Aichi, Japan
Lighthouse in Qingdao, China
iv si vous avez des questions, veuillez nous contacter pour plus d’informations.-2009-05- by-RalfR-167L’église de Suomenlinna à Helsinki, en Finlande, sert également de phare
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le phare en Estonie
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Lighthouse beside the Montazah garden in Alexandria