Faro facts for kids
Un faro è un edificio alto che ha una luce vicino alla cima. I fari sono costruiti sulla costa di un oceano o di un lago. Il faro protegge le navi da sbattere contro la riva inviando la luce verso il mare. La luce di solito gira in un cerchio in modo che le navi vedano una luce lampeggiante. La luce è solitamente coperta da una lente di Fresnel. Questo obiettivo consente alla luce di percorrere una distanza lontana.
Uno dei fari più famosi era il Faro di Alessandria. Era su un’isola vicino alla costa. Quell’isola si chiamava Pharos. Ancora oggi, in molte lingue, la parola per faro deriva dal nome dell’isola.
Quasi tutti i fari sono automatici ora.
Storia
Antichi fari
Prima di sviluppo definiti in modo chiaro le porte, i mariners sono state guidate da incendi costruito sulle colline. Poiché alzare il fuoco avrebbe migliorato la visibilità, posizionare il fuoco su una piattaforma divenne una pratica che portò allo sviluppo del faro. Nell’antichità, il faro funzionava più come indicatore di ingresso ai porti che come segnale di avvertimento per scogliere e promontori, a differenza di molti fari moderni. La più famosa struttura del faro dell’antichità fu il Pharos di Alessandria d’Egitto, che crollò in seguito a una serie di terremoti tra il 956 e il 1323.
La Torre intatta di Ercole a La Coruña, in Spagna, fornisce informazioni sulla costruzione di antichi fari; altre testimonianze sui fari esistono in raffigurazioni su monete e mosaici, di cui molti rappresentano il faro di Ostia. Esistono anche monete di Alessandria, Ostia e Laodicea in Siria.
Costruzione moderna
L’era moderna dei fari iniziò a cavallo del 18 ° secolo, quando la costruzione del faro fiorì di pari passo con i fiorenti livelli del commercio transatlantico. I progressi nell’ingegneria strutturale e le nuove ed efficienti apparecchiature di illuminazione hanno permesso la creazione di fari più grandi e potenti, compresi quelli esposti al mare. La funzione dei fari si è spostata verso la fornitura di un avvertimento visibile contro i rischi di spedizione, come rocce o barriere coralline.
Gli Eddystone Rocks erano un importante pericolo di naufragio per i marinai che navigavano attraverso la Manica. Il primo faro costruito lì era una struttura ottagonale in legno, ancorata da 12 montanti di ferro fissati nella roccia, e fu costruito da Henry Winstanley dal 1696 al 1698. Il suo faro fu la prima torre al mondo ad essere stata completamente esposta al mare aperto.
L’ingegnere civile, John Smeaton, ricostruì il faro dal 1756-59; la sua torre segnò un importante passo avanti nella progettazione dei fari e rimase in uso fino al 1877. Ha modellato la forma del suo faro su quella di una quercia, utilizzando blocchi di granito. Riscoprì e usò la “calce idraulica”, una forma di calcestruzzo che verrà messa sott’acqua usata dai Romani, e sviluppò una tecnica per fissare i blocchi di granito insieme usando giunti a coda di rondine e tasselli di marmo. La funzione di coda di rondine serviva a migliorare la stabilità strutturale, anche se Smeaton doveva anche rastremare lo spessore della torre verso l’alto, per cui curvò la torre verso l’interno su una leggera pendenza. Questo profilo aveva l’ulteriore vantaggio di consentire a parte dell’energia delle onde di dissiparsi all’impatto con le pareti. Il suo faro fu il prototipo del faro moderno e influenzò tutti gli ingegneri successivi.
Una di queste influenze fu Robert Stevenson, egli stesso una figura seminale nello sviluppo della progettazione e della costruzione del faro. Il suo più grande successo fu la costruzione del faro di Bell Rock nel 1810, una delle più impressionanti imprese di ingegneria dell’epoca. Questa struttura era basata sul design di Smeaton, ma con diverse caratteristiche migliorate, come l’incorporazione di luci rotanti, alternate tra rosso e bianco. Stevenson ha lavorato per la Northern Lighthouse Board per quasi cinquant’anni durante i quali ha progettato e supervisionato la costruzione e il successivo miglioramento di numerosi fari. Innovò nella scelta delle sorgenti luminose, dei supporti, del design del riflettore, dell’uso di lenti di Fresnel e nei sistemi di rotazione e casseforme che fornivano ai fari firme individuali che permettevano loro di essere identificati dai marittimi. Ha anche inventato il fiocco mobile e la gru di equilibrio come parte necessaria per la costruzione del faro.
Alexander Mitchell ha progettato il primo faro a pile a vite-il suo faro è stato costruito su pile che sono state avvitate nel fondale sabbioso o fangoso. La costruzione del suo progetto iniziò nel 1838 alla foce del Tamigi ed era conosciuto come il faro di Maplin Sands, e illuminato per la prima volta nel 1841. Anche se la sua costruzione iniziò più tardi, la luce Wyre a Fleetwood, Lancashire, fu la prima ad essere accesa (nel 1840).
Miglioramenti dell’illuminazione
La fonte di illuminazione era generalmente costituita da roghi di legna o carbone. La lampada Argand, inventata nel 1782 dallo scienziato svizzero Aimé Argand, ha rivoluzionato l’illuminazione del faro con la sua costante fiamma senza fumo. I primi modelli utilizzati vetro smerigliato che a volte è stato colorato intorno allo stoppino. I modelli successivi utilizzavano un mantello di biossido di torio sospeso sulla fiamma, creando una luce brillante e costante. La lampada Argand utilizzava olio di balena, colza, olio d’oliva o altro olio vegetale come combustibile che veniva fornito da un’alimentazione a gravità da un serbatoio montato sopra il bruciatore. La lampada fu prodotta per la prima volta da Matthew Boulton, in collaborazione con Argand, nel 1784 e divenne lo standard per i fari per oltre un secolo.
Il faro di South Foreland fu la prima torre ad utilizzare con successo una luce elettrica nel 1875. Le lampade ad arco in carbonio del faro erano alimentate da un magnete a vapore. John Richardson Wigham è stato il primo a sviluppare un sistema per l’illuminazione a gas dei fari. Il suo bruciatore a gas “crocus” migliorato al faro di Baily vicino a Dublino era 13 volte più potente della luce più brillante allora conosciuta.
Il bruciatore a gasolio vaporizzato è stato inventato nel 1901 da Arthur Kitson e migliorato da David Hood alla Trinity House. Il combustibile è stato vaporizzato ad alta pressione e bruciato per riscaldare il mantello, dando una potenza di oltre sei volte la luminosità delle tradizionali luci ad olio. L’uso del gas come illuminante divenne ampiamente disponibile con l’invenzione della luce Dalén da parte dell’ingegnere svedese Gustaf Dalén. Ha usato Agamassan (Aga), un substrato, per assorbire il gas che consente lo stoccaggio sicuro e quindi lo sfruttamento commerciale. Dalén inventò anche la “valvola solare”, che regolava automaticamente la luce e la spegneva durante il giorno. La tecnologia era la forma predominante di sorgente luminosa nei fari dal 1900 al 1960, quando l’illuminazione elettrica era diventata dominante.
sistemi Ottici
Con lo sviluppo della costante di illuminazione del Argand’lampada, l’applicazione di lenti ottiche, per aumentare e concentrare l’intensità della luce è diventata una possibilità concreta. William Hutchinson sviluppò il primo sistema ottico pratico nel 1763, noto come sistema catottrico. Questo sistema rudimentale collimava efficacemente la luce emessa in un fascio concentrato, aumentando così notevolmente la visibilità della luce. La capacità di mettere a fuoco la luce ha portato ai primi fasci faro girevole, dove la luce apparirebbe ai marinai come una serie di lampi intermittenti. È anche diventato possibile trasmettere segnali complessi usando i lampi di luce.
Il fisico e ingegnere francese Augustin-Jean Fresnel ha sviluppato la lente di Fresnel in più parti per l’uso nei fari. Il suo design ha permesso la costruzione di lenti di grande apertura e breve lunghezza focale, senza la massa e il volume di materiale che sarebbe richiesto da una lente di design convenzionale. Una lente di Fresnel può essere resa molto più sottile di una lente convenzionale comparabile, in alcuni casi assumendo la forma di un foglio piatto. Una lente di Fresnel può anche catturare più luce obliqua da una fonte di luce, permettendo così la luce da un faro dotato di uno per essere visibile su distanze maggiori.
La prima lente di Fresnel fu utilizzata nel 1823 nel faro di Cordouan alla foce dell’estuario della Gironda; la sua luce potrebbe essere visto da più di 20 miglia (32 km) fuori. L’invenzione di Fresnel ha aumentato la luminosità della lampada del faro di un fattore quattro e il suo sistema è ancora in uso comune.
Recente
L’avvento dell’elettrificazione e i cambialampada automatici iniziarono a rendere obsoleti i custodi dei fari. Per molti anni, i fari avevano ancora custodi, in parte perché i custodi dei fari potevano servire come servizio di salvataggio se necessario. I miglioramenti nella navigazione marittima e nella sicurezza, come il Global Positioning System (GPS), hanno portato alla graduale eliminazione dei fari non automatizzati in tutto il mondo. In Canada, questa tendenza è stata interrotta e ci sono ancora 50 stazioni luminose con personale, con 27 solo sulla costa occidentale.
I fari moderni rimanenti di solito hanno batterie a carica solare e hanno una singola luce lampeggiante fissa seduta su una torre di scheletro in acciaio.
Famosi costruttori di fari
John Smeaton è degno di nota per aver progettato il terzo e più famoso faro di Eddystone, ma alcuni costruttori sono ben noti per il loro lavoro nella costruzione di più fari. La famiglia Stevenson (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan, e Charles) ha fatto faro costruzione di una professione di tre generazioni in Scozia. L’irlandese Alexander Mitchell inventò e costruì un certo numero di fari a vite nonostante la sua cecità. L’inglese James Douglass è stato nominato cavaliere per il suo lavoro sui fari.
Il tenente George Meade dell’United States Army Corps of Engineers costruì numerosi fari lungo le coste dell’Atlantico e del Golfo prima di ottenere una maggiore fama come generale vincitore nella battaglia di Gettysburg. Il colonnello Orlando M. Poe, ingegnere del generale William Tecumseh Sherman nell’assedio di Atlanta, progettò e costruì alcuni dei fari più esotici nelle località più difficili dei Grandi Laghi degli Stati Uniti.
L’ufficiale della marina mercantile francese Marius Michel Pasha costruì quasi un centinaio di fari lungo le coste dell’Impero ottomano in un periodo di venti anni dopo la guerra di Crimea (1853-1856).
Tecnologia del faro
Potenza
In un faro, la sorgente luminosa è chiamata “lampada” (elettrica o alimentata ad olio) e la concentrazione della luce è data dalla “lente” o “ottica”. Originariamente illuminato da fuochi aperti e candele successive, la lampada Argand hollow wick e riflettore parabolico sono stati introdotti alla fine del 18 ° secolo.
Olio di balena è stato utilizzato anche con stoppini come fonte di luce. Il cherosene divenne popolare nel 1870 e l’elettricità e il carburo (gas acetilene) iniziarono a sostituire il cherosene intorno alla fine del 20 ° secolo. Il carburo è stato promosso dalla luce Dalén che ha acceso automaticamente la lampada al calar della notte e l’ha spenta all’alba.
Durante la guerra fredda, molti fari sovietici remoti erano alimentati da generatori termoelettrici a radioisotopi (RTGS). Questi avevano il vantaggio di fornire energia giorno o notte e non avevano bisogno di rifornimento o manutenzione. Tuttavia, dopo la rottura dell’Unione Sovietica, non ci sono registri ufficiali delle posizioni o delle condizioni di tutti questi fari. Col passare del tempo, la loro condizione è degradante; molti sono caduti vittima di atti vandalici e ladri di rottami metallici, che potrebbero non essere a conoscenza del contenuto radioattivo pericoloso.
Lente
Vedi anche: Lente di Fresnel
Prima delle moderne luci stroboscopiche, le lenti venivano utilizzate per concentrare la luce da una fonte continua. I raggi di luce verticali della lampada vengono reindirizzati su un piano orizzontale e orizzontalmente la luce viene focalizzata in una o più direzioni alla volta, con il fascio di luce spazzato intorno. Di conseguenza, oltre a vedere il lato del fascio di luce, la luce è direttamente visibile da distanze maggiori e con una caratteristica di luce identificativa.
Questa concentrazione di luce si ottiene con un gruppo lente rotante. Nei primi fari, la fonte di luce era una lampada a cherosene o, in precedenza, una lampada di Argand olio animale o vegetale, e le lenti ruotate da un gruppo a orologeria guidato dal peso avvolto dai guardiani del faro, a volte ogni due ore. Il gruppo lente a volte galleggiava in mercurio liquido per ridurre l’attrito. Nei fari più moderni venivano utilizzate luci elettriche e azionamenti a motore, generalmente alimentati da generatori elettrici diesel. Questi fornivano anche elettricità per i guardiani del faro.
La concentrazione efficiente della luce da una grande sorgente luminosa omnidirezionale richiede una lente di diametro molto grande. Ciò richiederebbe una lente molto spessa e pesante se si utilizzasse una lente convenzionale. La lente di Fresnel (pronunciata /freˈˈnll/) focalizzava l ‘ 85% della luce di una lampada contro il 20% focalizzato con i riflettori parabolici dell’epoca. Il suo design ha permesso la costruzione di lenti di grandi dimensioni e di breve lunghezza focale senza il peso e il volume del materiale nei progetti di lenti convenzionali.
Le lenti Fresnel lighthouse sono classificate per ordine, una misura della potenza rifrangente, con una lente del primo ordine che è la più grande, la più potente e costosa; e una lente del sesto ordine è la più piccola. L’ordine si basa sulla lunghezza focale dell’obiettivo. Un obiettivo di primo ordine ha la lunghezza focale più lunga, con il sesto è il più breve. I fari costieri generalmente usano lenti di primo, secondo o terzo ordine, mentre le luci e i fari del porto usano lenti di quarto, quinto o sesto ordine.
Alcuni fari, come quelli di Cape Race, Terranova, e Makapuu Point, Hawaii, utilizzavano una lente di Fresnel hyperradiant più potente prodotta dalla ditta di Chance Brothers.
Negli ultimi tempi, molte lenti Fresnel sono state sostituite da aerobeacon rotanti che richiedono meno manutenzione. Nei moderni fari automatizzati, questo sistema di lenti rotanti è spesso sostituito da una luce ad alta intensità che emette brevi lampi omnidirezionali (concentrando la luce nel tempo piuttosto che nella direzione). Queste luci sono simili alle luci di ostruzione utilizzate per avvertire gli aerei di strutture alte. Recenti innovazioni sono le “luci Vega” e gli esperimenti iniziali con pannelli a diodi emettitori di luce (LED).
Caratteristiche della luce
Vedi anche: Caratteristiche della luce
In uno di questi disegni un osservatore, piuttosto che vedere una luce debole continua, vede una luce più luminosa durante brevi intervalli di tempo. Questi istanti di luce intensa sono disposti per creare una caratteristica di luce o un modello specifico per un faro. Ad esempio, i lampi del faro di Scheveningen sono alternativamente di 2,5 e 7,5 secondi. Alcune luci hanno settori di un colore particolare (solitamente formati da riquadri colorati nella lanterna) per distinguere le aree di acqua sicura da banchi pericolosi. I fari moderni hanno spesso riflettori unici o transponder Racon, quindi anche la firma radar della luce è unica.
Edificio
Design
Per essere efficace, la lampada deve essere sufficientemente alta da essere vista prima che il pericolo venga raggiunto da un marinaio.
Dove banchi pericolosi si trovano lontano da una spiaggia di sabbia piatta, il prototipo faro costiero alto in muratura è costruito per aiutare il navigatore a fare un approdo dopo una traversata oceanica. Spesso questi sono cilindrici per ridurre l’effetto del vento su una struttura alta, come il mantello può accendersi. Le versioni più piccole di questo design sono spesso utilizzate come luci del porto per segnare l’ingresso in un porto, come la New London Harbor Light.
Dove esiste una scogliera alta, una struttura più piccola può essere posizionata in cima come ad esempio a Horton Point Light. A volte, una tale posizione può essere troppo alta, ad esempio lungo la costa occidentale degli Stati Uniti, dove frequenti nuvole basse possono oscurare la luce. In questi casi, i fari sono posizionati sotto la scogliera per garantire che possano ancora essere visti in superficie durante i periodi di nebbia o nuvole basse, come nel faro di Point Reyes. Un’altra vittima della nebbia fu il vecchio faro di Point Loma, che fu sostituito nel 1891 con un faro più basso, New Point Loma lighthouse.
Con l’avanzare della tecnologia, le strutture scheletriche prefabbricate in ferro o acciaio tendevano ad essere utilizzate per i fari costruiti nel 20 ° secolo. Questi hanno spesso un nucleo cilindrico stretto circondato da un lavoro di rinforzo reticolo aperto, come la luce Gamma Punto finlandesi.
A volte un faro deve essere costruito nell’acqua stessa. I fari lavati dalle onde sono strutture in muratura costruite per resistere all’impatto dell’acqua, come il faro di Eddystone in Gran Bretagna e la St. George Reef Light off California. Nelle baie meno profonde, le strutture in ferro del faro a pile a vite sono avvitate nel fondo del mare e una bassa struttura in legno è posizionata sopra la struttura aperta, come il faro di Thomas Point Shoal. Poiché i pali a vite possono essere interrotti dal ghiaccio, i fari a cassone in acciaio come Orient Point Light vengono utilizzati in climi freddi. Orient Long Beach Bar Light (Bug Light) è una miscela di una luce a vite che è stata convertita in una luce a cassone a causa della minaccia di danni da ghiaccio.
In acque troppo profonde per una struttura convenzionale, un lightship potrebbe essere utilizzato al posto di un faro, come l’ex lightship Columbia. La maggior parte di questi sono stati ora sostituiti da piattaforme di luce fissa (come Ambrose Light) simili a quelle utilizzate per l’esplorazione petrolifera offshore.
Componenti
Mentre il faro di edifici diversi a seconda della posizione e lo scopo, essi tendono ad avere componenti comuni.
Una stazione di luce comprende la torre del faro e tutti gli annessi, come gli alloggi del custode, la casa del carburante, la rimessa per barche e l’edificio di segnalazione della nebbia. Il Faro stesso è costituito da una struttura a torre che sostiene la stanza delle lanterne dove opera la luce.
La sala delle lanterne è l’alloggiamento vetrato nella parte superiore di una torre faro contenente la lampada e la lente. I suoi vetri di tempesta di vetro sono supportati da barre astragali metalliche che corrono verticalmente o diagonalmente. Nella parte superiore della sala delle lanterne c’è un ventilatore stormproof progettato per rimuovere il fumo delle lampade e il calore che si accumula nell’involucro di vetro. Un parafulmine e un sistema di messa a terra collegati al tetto a cupola metallica forniscono un condotto sicuro per eventuali fulmini.
Immediatamente sotto la stanza delle lanterne si trova di solito una stanza di guardia o di servizio dove venivano tenuti carburante e altre forniture e dove il custode preparava le lanterne per la notte e spesso stava di guardia. Anche i meccanismi a orologeria (per ruotare le lenti) si trovavano lì. Su una torre faro, una piattaforma aperta chiamata galleria si trova spesso al di fuori della stanza della vigilanza (chiamata Galleria principale) o della Sala delle Lanterne (Galleria delle Lanterne). Questo è stato utilizzato principalmente per pulire l’esterno delle finestre della stanza delle Lanterne.
Fari vicini l’uno all’altro che sono simili nella forma sono spesso dipinti in un modello unico in modo che possano essere facilmente riconosciuti durante la luce del giorno, una marcatura nota come un segno di giorno. Il modello a spirale barber pole in bianco e nero del faro di Cape Hatteras ne è un esempio. Race Rocks Light nel Canada occidentale è dipinto in bande orizzontali in bianco e nero per distinguersi contro l’orizzonte.
Gamma luci
L’allineamento di due punti fissi sulla terra fornisce a un navigatore una linea di posizione chiamata intervallo negli Stati Uniti e transito in Gran Bretagna. Le gamme possono essere utilizzate per allineare con precisione una nave all’interno di un canale stretto come in un fiume. Con punti di riferimento di una gamma illuminata con una serie di fari fissi, la navigazione notturna è possibile.
Tali fari accoppiati sono chiamati range lights negli Stati Uniti e leading lights nel Regno Unito. La luce più vicina è indicato come il faro o gamma anteriore; il più lontano è chiamato la gamma posteriore. La luce della gamma posteriore è quasi sempre più alta della parte anteriore.
Quando la nave è sulla rotta corretta, le due luci si allineano verticalmente. Ma quando l’osservatore è fuori posizione, la differenza di allineamento indica la giusta direzione di marcia per correggere la rotta.
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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Torre di Ercole a la Coruña, in Spagna. Costruito dai Romani, è il faro più antico del mondo che è ancora in condizioni di lavoro.
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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 è il faro più alto dello stato del Kerala. La struttura fu costruita dagli inglesi nel 1902.
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Un raro tipo di faro su palafitte nel Golfo di Hauraki della Nuova Zelanda. Per lo più protetto da isole vicine, Bean Rock Lighthouse illumina la strada nel porto di Waitemata.
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Lighthouse “El Faro”, Maspalomas, Gran Canaria.
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il Faro “Lobito” in Lobito, Angola
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Il Knarrarósviti Faro è un due-in scena la torre, costruita nel 1938-1939, situato vicino alla città di Stokkseyri. Islanda.
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The Vypin Lighthouse at Kochi, India. The structure (built in 1979) has an unusual cross section.
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The Rawley Point Lighthouse near Two Rivers, Wisconsin at Point Beach State Forest shows an example of an octagonal skeletal structure.
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Baltic coast lighthouse, located in Niechorze, Poland
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Peggys Point Lighthouse, Nova Scotia, Canada
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Small non-attendant lighthouse at Gullringnes in Vardø, North Norway.
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Keri Lighthouse in Estonia was the first lighthouse in the world to be powered by natural gas.
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Suurupi anteriore faro, costruito nel 1859, è l’unico lavoro in legno faro in Estonia.
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Grand Island ad Est del Canale di Luce, un faro in legno costruito nel 1867 su Grand Island nel Lago Superiore, vicino a Munising, Michigan, U. S. A.
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Cape Irago lighthouse in Tahara, Aichi, Japan
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Lighthouse in Qingdao, China
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Suomenlinna Chiesa di Helsinki, La finlandia si raddoppia come un faro
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il Faro in Estonia
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Lighthouse beside the Montazah garden in Alexandria