Phare
Phares antiquesEdit
Avant le développement de ports clairement définis, les navigateurs étaient guidés par des feux construits au sommet des collines. Puisque l’élévation du feu améliorait 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 davantage comme une balise d’entrée dans les 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 CE et 1323 CE.
La Tour d’Hercule intacte de La Corogne, en Espagne, donne un aperçu de la construction des phares antiques ; d’autres preuves concernant les phares existent dans les représentations sur les pièces de monnaie et les mosaïques, dont beaucoup représentent le phare d’Ostie. Il existe également des pièces de monnaie d’Alexandrie, d’Ostie et de Laodicée en Syrie.
Construction moderneModifié
L’ère moderne des phares a commencé au tournant du 18e siècle, alors que la construction de phares a connu un essor fulgurant, parallèlement aux niveaux florissants du commerce transatlantique. Les progrès de l’ingénierie structurelle et les 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 fourniture d’un avertissement visible contre les dangers de la navigation, tels que les rochers ou les récifs.
Les rochers d’Eddystone constituaient un risque majeur de naufrage pour les marins naviguant dans la Manche. Le premier phare qui y fut construit était une structure octogonale en bois, ancrée par 12 chandeliers en fer fixés dans le rocher, et fut construit par Henry Winstanley de 1696 à 1698. Son phare est la première tour au monde à avoir été entièrement exposée en pleine mer.
L’ingénieur civil, John Smeaton, a reconstruit le phare de 1756 à 1959 ; sa tour a marqué une avancée majeure dans la conception des phares et est restée en service jusqu’en 1877. Il calque 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 durcit sous l’eau, utilisée par les Romains, et a mis au point une technique de fixation des blocs de granit à l’aide de joints en queue d’aronde et de chevilles en marbre. L’assemblage en queue d’aronde a permis d’améliorer la stabilité structurelle, mais Smeaton a également dû réduire l’épaisseur de la tour vers le sommet, ce pour quoi il a courbé la tour vers l’intérieur selon une pente douce. Ce profil avait l’avantage supplémentaire de permettre à une partie de l’énergie des vagues de se dissiper lors de l’impact avec les murs. Son phare était le prototype du phare moderne et a influencé tous les ingénieurs ultérieurs.
Une de ces influences était Robert Stevenson, lui-même une figure séminale 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 d’ingénierie les plus impressionnants de l’époque. Cette structure était basée sur la conception de Smeaton, mais avec plusieurs caractéristiques améliorées, comme l’incorporation de lumières rotatives, alternant entre le rouge et le blanc. Stevenson a travaillé pour le Northern Lighthouse Board pendant près de cinquante ans, période au cours de laquelle il a conçu et supervisé la construction puis l’amélioration de nombreux phares. Il a innové dans le choix des sources lumineuses, des montures, de la conception des réflecteurs, de l’utilisation des lentilles de Fresnel et des systèmes de rotation et d’obturation, dotant les phares de signatures individuelles permettant aux marins de les identifier. Il a également inventé la flèche mobile et la grue à balancier comme éléments nécessaires à la construction des phares.
Alexander Mitchell a conçu le premier phare à pieux vissés – son phare était 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 Wyre Light de Fleetwood, dans le Lancashire, a été le premier à être allumé (en 1840).
Améliorations de l’éclairageModification
Jusqu’en 1782, la source d’éclairage avait généralement été les bûchers de bois ou la combustion du charbon. La lampe Argand, inventée en 1782 par le scientifique suisse Aimé Argand a révolutionné l’éclairage des phares avec sa flamme régulière sans fumée. Les premiers modèles utilisaient du verre pilé 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 brillante et constante. La lampe d’Argand utilisait de l’huile de baleine, du colza, de l’huile d’olive ou d’autres huiles végétales comme combustible, alimenté 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 de carbone du phare étaient alimentées par une magnéto actionnée par la vapeur. John Richardson Wigham a été le premier à développer un système d’éclairage au gaz pour les phares. Son brûleur à gaz amélioré « crocus » du phare de Baily, près de Dublin, était 13 fois plus puissant que la lumière la plus brillante alors connue.
Le brûleur à huile vaporisée a été inventé en 1901 par Arthur Kitson, et amélioré par David Hood à Trinity House. Le combustible était vaporisé à haute pression et brûlé pour chauffer le manteau, donnant un rendement de plus de six fois la luminosité des lampes à huile traditionnelles. L’utilisation du gaz comme agent d’éclairage s’est généralisée avec l’invention de la lampe Dalén par l’ingénieur suédois Gustaf Dalén. Il a utilisé l’Agamassan (Aga), un substrat, pour absorber le gaz, ce qui a permis de stocker le gaz, et donc de l’utiliser, en toute sécurité. Dalén a également inventé la « valve solaire », qui régule automatiquement la lumière et l’éteint pendant la journée. Cette technologie a été la source de lumière prédominante dans les phares des années 1900 aux années 1960, lorsque l’éclairage électrique est devenu dominant.
Systèmes optiquesModification
Avec le développement de l’éclairage régulier de la lampe Argand, l’application de lentilles optiques pour augmenter et focaliser l’intensité lumineuse 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 collimatait efficacement la lumière émise en un faisceau concentré, augmentant ainsi considérablement la visibilité de la lumière. La possibilité de concentrer la lumière a conduit aux premiers faisceaux de phares tournants, où la lumière apparaissait aux marins comme une série d’éclairs 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 l’utiliser dans les phares. Sa conception permettait de construire des lentilles de grande ouverture et de courte distance focale, sans la masse et le volume de matériau que nécessiterait une lentille de conception classique. Une lentille de Fresnel peut être beaucoup plus mince qu’une lentille conventionnelle comparable, prenant dans certains cas la forme d’une feuille plate. Une lentille de Fresnel peut également capter davantage de lumière oblique provenant d’une source lumineuse, permettant ainsi à la lumière d’un phare qui en est équipé 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 à plus de 20 miles (32 km). L’invention de Fresnel a permis de multiplier par quatre la luminosité de la lampe du phare et son système est encore couramment utilisé.
Les phares modernesEdit
L’avènement de l’électrification, et des changeurs automatiques de lampes ont commencé à rendre les gardiens de phares obsolètes. Pendant de nombreuses années, les phares ont encore eu des gardiens, en partie parce que les gardiens de phare pouvaient servir de service de sauvetage si nécessaire. Les améliorations apportées à la navigation et à la sécurité maritimes, comme les systèmes de navigation par satellite tels que le GPS, ont entraîné l’élimination progressive des phares non automatisés dans le monde entier. Au Canada, cette tendance a été stoppée et il existe encore 50 phares dotés de personnel, dont 27 sur la seule côte ouest.
Les phares modernes restants sont généralement éclairés par un seul feu clignotant fixe alimenté par des batteries à charge solaire montées sur une tour squelette en acier. Lorsque les besoins en énergie sont trop importants pour l’énergie solaire, une charge cyclique par générateur diesel est utilisée : pour économiser du carburant et augmenter les périodes entre les entretiens, le phare est alimenté par des batteries, le générateur n’entrant en action que lorsque la batterie doit être chargée.
Célèbres constructeurs de pharesEdit
John Smeaton est remarquable pour avoir conçu le troisième et plus célèbre phare d’Eddystone, mais certains constructeurs sont connus pour leur travail de construction de plusieurs phares. La famille Stevenson (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan et Charles) a fait de la construction de phares un métier de trois générations en Écosse. L’Irlandais Alexander Mitchell a inventé et construit un certain nombre de phares à pieux vissés malgré sa cécité. L’Anglais James Douglass a été anobli pour son travail sur le quatrième phare d’Eddystone.
Le lieutenant George Meade, du Corps des ingénieurs de l’armée américaine, a construit de nombreux phares le long des côtes de l’Atlantique et du Golfe avant d’acquérir une plus grande notoriété en tant que général vainqueur de la bataille de Gettysburg. Le colonel Orlando M. Poe, ingénieur du général William Tecumseh Sherman au 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).