Маякове світло не просто горить — воно блимає за певним ритмом, а колись величезні скляні лінзи вагою в тонни оберталися завдяки звичайній гирі. У кожного маяка був свій «почерк» спалахів, за яким моряки впізнавали берег у темряві.
Лінза, вища за людину: що придумав Френель
У старих маяках світло лампи збирала навколо себе велика скляна лінза. Вона була вищою за людину, важила тонни, але все одно могла легко рухатися.
Таку конструкцію створив французький фізик Огюстен Френель. Лінзу складали з багатьох скляних кілець і гранованих елементів, закріплених у латунній рамі. Разом вони збирали майже все світло лампи й спрямовували його в потужний промінь.
Попередні дзеркальні системи віддавали морю приблизно п’яту частину світла, тоді як лінза Френеля — близько 85%. Завдяки цьому вогонь маяка став помітним на значно більшій відстані.
Перший маяк із такою лінзою запрацював 25 липня 1823 року на Кордуані в гирлі Жиронди у Франції. Його вогонь було видно до самого горизонту — більш ніж за 32 кілометри.
Найбільші системи називали лінзами першого порядку й встановлювали на найважливіших маяках. Висота такої лінзи сягала приблизно 2,6 метра, діаметр — близько 1,8 метра. Зазвичай вони важили від півтори до кількох тонн, але траплялися й значно масивніші. Наприклад, лінза маяка Креак біля острова Уессан у Франції важить 17 тонн.
Чому маяк блимає і як задається «малюнок» вогню
Багато маяків працюють не як постійне світло, а спалахами. Лінзу робили з кількох опуклих панелей, кожна з яких формувала свій промінь. Лампа залишалася нерухомою, а лінза повільно оберталася навколо неї.
Коли промінь проходив по курсу судна, моряк бачив короткий спалах, а потім знову темряву — подібно до того, як прожектор на аеродромі «зачіпає» погляд лише на мить.
У кожного маяка був свій малюнок вогню: колір, кількість спалахів і проміжки між ними. За цим ритмом моряки вночі розуміли, який саме маяк перед ними. Наприклад, маяк Кейп-Бретт у Новій Зеландії давав два спалахи кожні 30 секунд.
Такі характеристики й досі наносять на морські карти та в спеціальні списки вогнів. Сучасні світлодіодні системи налаштовують так, щоб вони повторювали історичний малюнок конкретного маяка.
Щоб ритм не збивався, лінза мала обертатися з постійною швидкістю. Це забезпечував механізм, схожий на великий підлоговий годинник із гирями.
Як звичайна гиря крутила багатотонну лінзу
Усередині вежі на тросі висіла гиря. Вона повільно опускалася вниз, а через систему шестерень обертала лінзу. Коли гиря досягала нижньої точки, доглядач підіймав її знову нагору.
У механізмі була спеціальна передача, завдяки якій лінза продовжувала крутитися в тому самому напрямку й з тією самою швидкістю навіть під час підйому гирі.
На різних маяках запасу ходу вистачало по-різному: десь механізм працював близько 8 годин, а десь доглядачеві доводилося підіймати гирю кожні 2–4 години, інколи навіть кожні пів години.
Від котків до ртутної ванни
Спочатку лінзи встановлювали на котки: спершу бронзові, згодом сталеві, які котилися по сталевій доріжці. Важка конструкція поверталася на них повільно.
Перші блимальні маяки робили повний оберт приблизно за 8 хвилин. Один спалах тривав близько 20 секунд, а проміжок темряви між ними — майже хвилину.
Якщо намагатися крутити лінзу швидше, ніж один оберт за кілька хвилин, тертя на котках ставало надто великим, особливо для великих систем. До того ж самі котки й доріжка зношувалися за кілька років і потребували заміни.
Для повільних вітрильників рідкісних спалахів було достатньо. Але з появою пароплавів судна пішли швидше, і капітанам потрібно було більше часу, щоб встигнути змінити курс. Виникла потреба в яскравішому світлі й частіших спалахах, а отже — у швидшому обертанні лінзи.
Ще Френель пропонував поставити лінзу на ртуть, але реалізувати таку опору вдалося лише на початку 1890-х у Франції. Згодом ртутні системи з’явилися в США, Шотландії та Новій Зеландії.
У верхній частині підставки встановлювали кільцеву чашу, схожу на великий бублик, заповнену ртуттю. До нижньої частини лінзи кріпили чавунне кільце-поплавець трохи меншого діаметра. Воно занурювалося в ртуть і тримало всю конструкцію, а між поплавцем і стінками чаші залишалося лише кілька міліметрів зазору.
Ртуть у 13,5 раза важча за воду, настільки щільна, що навіть чавун у ній не тоне, а плаває, як дерево у воді. Завдяки цьому лінза фактично «плавала», і тертя було мінімальним.
Доглядачі любили демонструвати гостям фокус: вони впирали звичайну шпильку в раму під лінзою, і тонни скла плавно оберталися, не згинаючи шпильку.
Ртуті для такої опори потрібно було чимало. На шотландському маяку Самбург-Гед лінза плавала приблизно в 200 кілограмах ртуті — за об’ємом це близько 15 літрів, тобто приблизно півтора відра. У найбільших системах у ваннах могло бути 30 літрів і більше.
Короткі й часті спалахи
Коли лінзи почали ставити на ртутні опори, їх можна було обертати значно швидше. Спалахи стали коротшими й частішими.
Поширеним став режим, коли вогонь спалахує на 0,3 секунди кожні 10 секунд. У Франції експериментували навіть із тривалістю спалаху 0,1 секунди, але моряки скаржилися, що в негоду його важко помітити. У підсумку вирішили не робити спалахи коротшими за 0,3 секунди.
Як доглядачі працювали з ртуттю
Доглядач стежив за станом ртутної ванни: контролював чистоту поверхні й правильний рівень, за потреби доливав або відливав ртуть.
У місцях із забрудненим повітрям приблизно раз на п’ять років ртуть зливали, проціджували через замшу, а чашу й поплавець очищали.
На повітрі ртуть поступово випаровується навіть за кімнатної температури. Її випари не видно й не мають запаху, але дихати ними шкідливо. Щоб зменшити випаровування, поверх ртуті часто наливали шар звичайної моторної оливи.
Чому ртуть з маяків зникає
Згодом маяки перевели на електрику. Замість гир почали використовувати електродвигуни, а потреба в постійній присутності доглядачів поступово зникла.
Ртуть зі старих маяків почали прибирати, оскільки вона отруйна й небезпечна для довкілля, а сильний шторм може виплеснути її з ванни. Так сталося 2014 року на французькому маяку Ла-Жюман біля острова Уессан, де хвилі так розгойдали вежу, що ртуть вилилася з чаші.
Данія вже відмовилася від ртуті на своїх маяках. Наприклад, на маяку Наккеговед лінза 1898 року раніше плавала приблизно в 14 літрах ртуті. У 2013 році ртуть звідти прибрали, лінзу встановили на механічний підшипник, і вона продовжує обертатися. З 2017 року світло в ній дає світлодіод.
Ірландія та Шотландія також замінюють ртутні ванни на механічні опори, а Франція планує повністю вивести ртуть зі своїх маяків до 2030 року.
