Faro
Fari antichiModifica
Prima dello sviluppo di porti chiaramente definiti, i marinai erano guidati da fuochi costruiti sulle cime delle colline. Poiché l’elevazione del fuoco migliorava la visibilità, la collocazione del fuoco su una piattaforma divenne una pratica che portò allo sviluppo del faro. Nell’antichità, il faro funzionava più come un indicatore di ingresso ai porti che come un segnale di avvertimento per scogliere e promontori, a differenza di molti fari moderni. La struttura del faro più famosa dell’antichità era il Pharos di Alessandria d’Egitto, che crollò in seguito a una serie di terremoti tra il 956 d.C. e il 1323 d.C.
L’intatta Torre di Ercole a A Coruña, in Spagna, dà un’idea della costruzione dei fari antichi; altre testimonianze sui fari esistono nelle raffigurazioni su monete e mosaici, molti dei quali rappresentano il faro di Ostia. Esistono anche monete da Alessandria, Ostia e Laodicea in Siria.
Costruzione modernaModifica
L’era moderna dei fari è iniziata a cavallo del 18° secolo, quando la costruzione dei fari è cresciuta di pari passo con i crescenti livelli di commercio transatlantico. I progressi in ingegneria strutturale e le nuove ed efficienti apparecchiature di illuminazione hanno permesso la creazione di fari più grandi e più potenti, compresi quelli esposti al mare. La funzione dei fari si spostò verso la fornitura di un avvertimento visibile contro i pericoli per la navigazione, come rocce o scogli.
Le rocce di Eddystone erano un grande pericolo di naufragio per i marinai che attraversavano la Manica. Il primo faro costruito lì era una struttura ottagonale in legno, ancorata da 12 candelieri 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 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. Modellò la forma del suo faro su quella di una quercia, usando blocchi di granito. Riscoprì e usò la “calce idraulica”, una forma di calcestruzzo che si fissa sotto l’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 caratteristica a coda di rondine servì a migliorare la stabilità strutturale, anche se Smeaton dovette anche rastremare lo spessore della torre verso la cima, per cui curvò la torre verso l’interno con una leggera pendenza. Questo profilo aveva l’ulteriore vantaggio di permettere 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 dei fari. Il suo più grande risultato fu la costruzione del Bell Rock Lighthouse nel 1810, una delle più impressionanti imprese di ingegneria dell’epoca. Questa struttura era basata sul progetto di Smeaton, ma con diverse caratteristiche migliorate, come l’incorporazione di luci rotanti, alternate tra rosso e bianco. Stevenson lavorò per il Northern Lighthouse Board per quasi cinquant’anni, durante i quali progettò e supervisionò la costruzione e il successivo miglioramento di numerosi fari. Innovò nella scelta delle sorgenti luminose, nei supporti, nel design dei riflettori, nell’uso delle lenti Fresnel e nei sistemi di rotazione e di oscuramento che fornivano ai fari una firma individuale che permetteva loro di essere identificati dai naviganti. Inventò anche il fiocco mobile e la gru a bilanciere come parte necessaria per la costruzione dei fari.
Alexander Mitchell ha progettato il primo faro con pali a vite – il suo faro era costruito su pali che venivano avvitati nel fondale sabbioso o fangoso. La costruzione del suo progetto iniziò nel 1838 alla foce del Tamigi e fu conosciuto come il faro Maplin Sands, e fu acceso per la prima volta nel 1841. Anche se la sua costruzione iniziò più tardi, il Wyre Light a Fleetwood, Lancashire, fu il primo ad essere acceso (nel 1840).
Miglioramenti nell’illuminazione
Fino al 1782 la fonte di illuminazione era generalmente costituita da pire di legna o carbone ardente. La lampada di Argand, inventata nel 1782 dallo scienziato svizzero Aimé Argand, rivoluzionò l’illuminazione dei fari con la sua fiamma costante senza fumo. I primi modelli usavano vetro smerigliato che a volte era colorato intorno allo stoppino. I modelli successivi usavano un mantello di biossido di torio sospeso sopra la fiamma, creando una luce brillante e costante. La lampada di Argand usava olio di balena, colza, olio d’oliva o altro olio vegetale come combustibile, alimentato per 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 di carbonio del faro erano alimentate da un magnete a vapore. John Richardson Wigham fu il primo a sviluppare un sistema per l’illuminazione a gas dei fari. Il suo bruciatore a gas “crocus” migliorato al faro Baily vicino a Dublino era 13 volte più potente della luce più brillante allora conosciuta.
Il bruciatore a olio vaporizzato fu inventato nel 1901 da Arthur Kitson, e migliorato da David Hood a Trinity House. Il combustibile veniva vaporizzato ad alta pressione e bruciato per riscaldare il mantello, dando una potenza di oltre sei volte la luminosità delle tradizionali lampade a petrolio. L’uso del gas come illuminante divenne ampiamente disponibile con l’invenzione della luce Dalén da parte dell’ingegnere svedese Gustaf Dalén. Egli usò l’Agamassan (Aga), un substrato, per assorbire il gas, permettendo al gas di essere immagazzinato, e quindi usato, in modo sicuro. Dalén inventò anche la “valvola solare”, che regolava automaticamente la luce e la spegneva durante il giorno. Questa tecnologia è stata la fonte di luce predominante nei fari dal 1900 al 1960, quando l’illuminazione elettrica è diventata dominante.
Sistemi otticiModifica
Con lo sviluppo dell’illuminazione fissa della lampada di Argand, l’applicazione di lenti ottiche per aumentare e focalizzare l’intensità della luce divenne una possibilità pratica. 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 focalizzare la luce portò ai primi fasci di luce rotanti dei fari, dove la luce appariva ai marinai come una serie di lampi intermittenti. Divenne anche possibile trasmettere segnali complessi usando i lampi di luce.
Il fisico e ingegnere francese Augustin-Jean Fresnel sviluppò la lente di Fresnel in più parti per l’uso nei fari. Il suo progetto 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 fatta molto più sottile di una lente convenzionale comparabile, in alcuni casi prendendo la forma di un foglio piatto. Una lente di Fresnel può anche catturare più luce obliqua da una fonte di luce, permettendo così alla luce di un faro dotato di una lente di Fresnel di essere visibile su distanze maggiori.
La prima lente di Fresnel fu usata nel 1823 nel faro di Cordouan alla foce dell’estuario della Gironda; la sua luce poteva essere vista da più di 20 miglia (32 km) di distanza. L’invenzione di Fresnel aumentò la luminosità della lampada del faro di un fattore quattro e il suo sistema è ancora di uso comune.
Fari moderniModifica
L’avvento dell’elettrificazione e dei cambi automatici di lampada cominciò a rendere obsoleti i guardiani del faro. Per molti anni, i fari avevano ancora dei guardiani, in parte perché i guardiani dei fari potevano servire come servizio di salvataggio se necessario. I miglioramenti nella navigazione marittima e nella sicurezza, come i sistemi di navigazione satellitare come il GPS, hanno portato alla graduale eliminazione dei fari non automatizzati in tutto il mondo. In Canada, questa tendenza si è fermata e ci sono ancora 50 stazioni luminose con personale, con 27 solo sulla costa occidentale.
I fari moderni rimanenti sono di solito illuminati da una singola luce lampeggiante fissa alimentata da batterie a carica solare montate su una torre scheletrica in acciaio. Dove la richiesta di potenza è troppo grande per l’energia solare, si usa la carica ciclica con un generatore diesel: per risparmiare carburante e per aumentare i periodi tra una manutenzione e l’altra la luce è alimentata a batteria, con il generatore che entra in funzione solo quando la batteria deve essere caricata.
Costruttori di fari famosiModifica
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) fece della costruzione di fari una professione di tre generazioni in Scozia. L’irlandese Alexander Mitchell inventò e costruì una serie di fari a pila a vite nonostante la sua cecità. L’inglese James Douglass fu nominato cavaliere per il suo lavoro sul quarto faro di Eddystone.
Il tenente del corpo degli ingegneri dell’esercito degli Stati Uniti George Meade costruì numerosi fari lungo le coste dell’Atlantico e del Golfo prima di ottenere una maggiore fama come generale vincitore della 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 nei luoghi più difficili dei Grandi Laghi degli Stati Uniti.
L’ufficiale della marina mercantile francese Marius Michel Pasha costruì quasi cento fari lungo le coste dell’Impero Ottomano in un periodo di venti anni dopo la guerra di Crimea (1853-1856).