segnalamenti

L’aumento di visibilità di un faro si ottiene concentrando la maggior parte dei raggi luminosi emessi dalla sorgente luminosa in un cono di pochi gradi con vertice nel centro della sorgente e l’asse diretto verso l’orizzonte.
In origine si adottò il metodo di riflessione della luce, dall’impiego di una superficie piana, come un muro imbiancato a calce retrostante la fonte luminosa, ad apparati ottici veri e propri, noti come catottrici (dal greco katotrikós – speculare), quali specchi argentati dal profilo piano, sferico, parabolico o una loro combinazione.

Molto probabilmente il primo esempio di riflettore potrebbe essere stato quello del faro di Alessandria se sono vere le informazioni tramandateci da storici arabi che, avendo visitato quello che ancora era in piedi della torre, fanno riferimento all’esistenza di superfici metalliche riflettenti. Una documentazione certa dell’uso dei primi riflettori piani in metallo lucido che rimandano in avanti una parte della luce, risale alla prima metà del ‘500. Nel corso dei successivi due secoli molti fari furono dotati di riflettori metallici anche se non si hanno notizie sulla loro forma e configurazione.
Un particolare riflettore degno di essere ricordato è quello fatto costruire dall’ingegnere francese de Bitry installato al faro di Cordouan in Francia nel 1727 costituito da una piramide rovesciata con facce rivestite di metallo lucido capaci di riflettere la luce del fuoco del carbone del faro. Tale idea, pur originale, non ebbe vita lunga a causa della fuliggine che costringeva a continue operazioni di pulizia.

Verso la fine del ‘700 comparvero i primi riflettori sferici in metallo lucido (in precedenza venivano realizzati dei gusci rivestiti di moltissimi specchietti) tra cui il réverbère di Pierre Tourtille Sangrain (1771), un noto imprenditore francese che aveva vinto nel 1769 l’appalto per l’illuminazione della città di Parigi.

I riverberi furono utilizzati prima nel faro francese di Saint-Mathieu in Bretagna nel 1773 e successivamente in quello di Corduan, la cui lanterna venne equipaggiata con 80 lampade a riflettore da 20 cm disposte su cinque archi sostenuti da un’asta centrale. Ogni lampada possedeva uno stoppino piatto immerso in un piccolo serbatoio situato sul retro del riflettore che poteva contenere olio di colza, di oliva o il più pregiato olio di balena. Una leva consentiva di alzare e abbassare le lampade per facilitarne la manutenzione. Con tale nuovo sistema illuminante la lanterna venne accesa per la prima volta il 12 novembre 1782. Purtroppo, dopo un iniziale spettacolare effetto luminoso, l’efficienza del sistema calò rapidamente tanto che alla fine di quell’anno i marinai già si lamentavano della sua scarsa visibilità, facendo presente che la luce si vedeva a non più di due leghe (circa 4 Nm), mentre il vecchio fuoco con carbonella si vedeva fino a una distanza di 6 o 7 leghe (12-14 Nm).
Nel 1783 furono aggiunti ulteriori riflettori più grandi e fu resa più efficiente l’estrazione dei fumi, ma non si ebbero sostanziali miglioramenti. Quello stesso anno l’ingegnere navale francese Joseph Teulere (nel 1786 fu incaricato di alzare il faro di 20 m per migliorarne la visibilità) propose lampade con riflettori metallici parabolici capaci di concentrare in raggi paralleli la luce riflessa della sorgente luminosa posta nel fuoco.
Teulere applicò anche un sistema a orologio di rotazione dell’asse portante i riflettori ottenendo così anche la caratteristica luminosa del faro. Tale sistema era stato applicato per la prima volta circa vent’anni prima dall’ingegnere svedese Jonas Norberg (1711–1783) su alcuni fari della Svezia.

Un passo importante nell’evoluzione degli apparecchi luminosi fu quando il chimico svizzero François Pierre Ami Argand (1750 ­1803), fra il 1783 e il 1785, realizzò una lampada in cui l’antico becco della lucerna venne sostituito da un becco di forma nuovissima, costituito da uno stoppino posto tra due cilindri concentrici di metallo con la possibilità di essere alzato o abbassato. Il nuovo bruciatore si completava di un tubo di vetro cilindrico dalla base alla sommità.
La fiamma anulare della nuova lampada beneficiava così di una doppia aerazione, interna ed esterna e il vantaggio era ulteriormente accresciuto dal tubo che accelerava la velocità delle due correnti d’aria.
Il bruciatore Argand era in grado di produrre una luce più luminosa, di ben 5 volte maggiore dei bruciatori allora esistenti, più bianca e più stabile. Verso la fine del ‘700 la lampada di Argand venne inserita nei riflettori sferici, ben presto sostituiti da quelli parabolici capaci di una maggiore concentrazione anche se circa il 30% della luce della sorgente si perde dai bordi del riflettore. Alla maggiore luce si associava una minore produzione di fumo della lampada, il principale responsabile del decremento dell’efficienza dei riflettori.
Per altre notizie vedere l’articolo sulla lampada di Argan in questo sito.

Con le possibilità tecnologiche dell’epoca la forma parabolica si poteva ottenere solo a mano eventualmente con l’aiuto di una forma su cui veniva martellato un sottile foglio di rame. Seguiva una lucidatura e quindi un processo di rivestimento in argento come quello degli specchi. L’ambiente marino e l’inevitabile fuliggine, per quanto minima, rilasciata dalla lampada, minimizzata con l’inserimento di una canna fumaria nel locale della lanterna, costringevano a continue azioni di pulizia e lucidatura che conducevano ben presto alla perdita del rivestimento d’argento e quindi alla sostituzione del riflettore. Tra imperfezioni iniziali, graffi successivi, fuliggine, problemi ai bordi, un faro attrezzato con tali apparati aveva un rendimento molto basso.

Sempre in quell’ultimo scorcio del XVIII secolo si ebbe la prima applicazione di sistemi ottici, quali le lenti convesse, costituite esclusivamente da superfici rifrangenti con cui rendere parallela all’asse ottico la luce della sorgente posta nel suo fuoco, in maniera simile ai riflettori parabolici, ma eliminando la riflessione sostituita da superfici esclusivamente rifrangenti (apparati diottrici – un termine di origine greca che ha il significato di vedere attraverso) . Si ha notizia che un artigiano inglese del vetro Thomas Rogers realizzò delle lenti di 53 cm di diametro e 14 di spessore al centro che furono installate nel 1789 al faro di Portland Bill nel sud dell’Inghilterra.
Altri fari furono dotati di tale tipo di apparato ottico, noto come bull’s eye (occhio di bue), ma i risultati non furono incoraggianti sia per l’eccessivo assorbimento luminoso nella rifrazione dovuto al forte spessore sia per problemi ai bordi risolvibili con lenti decisamente più grandi di diametro e quindi di spessore, con conseguente ulteriore aumento dell’assorbimento.

Passo decisivo fu il sistema ottico degli apparati catadiottrici, combinazione di elementi rifrangenti e riflettenti, noti come lenti di Fresnel, inventati negli anni ’20 dell’800 dall’omonimo ingegnere francese, che si diffusero rapidamente ovunque per essere adottati, in varie forme e dimensioni, in tutti i sistemi di segnalamento luminoso.

Nel seguito e fino ai giorni nostri, il progresso è stato quello delle sorgenti luminose e degli apparati di controllo e gestione anche a distanza dei fari.

La prima fonte di segnalazione luminosa fu la catasta di legna posta in bracieri sulle coste o sui fari romani. Con il Medioevo, durante il quale i fari romani andarono in rovina e le segnalazioni erano semplici falò sulla costa, a partire dal 1100 in alcuni porti italiani vennero costruiti nuovi fari tra cui la Lanterna di Genova che diede l’impulso alla realizzazione di fari in tutta Europa.
Con il ‘600, mentre nell’Europa nord occidentale il carbone aveva quasi del tutto sostituito il legname, soprattutto nei luoghi con maggiore disponibilità, per la sua compattezza, più alta durata e una minore necessità di attenzione da parte dei custodi, nell’area mediterranea il legname era stato quasi del tutto sostituito da lampade ad olio o a candela.
Sarà però la seconda metà del ‘700 l’inizio dello sviluppo tecnologico dell’illuminazione dei fari ad opera soprattutto della Francia che già dalla fine del secolo precedente, per volere del ministro della Marina Jean-Baptiste Colbert (1619 – 1683), aveva migliorato la struttura dei sistemi di illuminazione costiera.

Nel corso dell’800 il legname prima e il carbone poi furono sostituiti dalle lampade ad olio vegetale ed animale. Il carbone resistette più a lungo per la grandezza del fuoco pur presentando una combustione estremamente variabile.

Un primo importante cambiamento si ebbe alla fine del ‘700 con l’invenzione del bruciatore di Argand che diede origine, fin dall’inizio del secolo successivo, a numerosi tipi di lampade ad olio adatte all’uso nei fari, integrate, prima, in riflettori e successivamente inserite nel fuoco delle nuove e rivoluzionarie lenti fresnel, dotate di congegni originati da una rapida diffusione di fari, principali e secondari, dovuta a una intensificazione dei traffici, quali dispositivi di riserva di olio di diversi giorni con regolazione dello stoppino e del flusso d’olio; lampade dotate di leve per allontanarle dalla loro posizione per facilitare le attività di manutenzione; lampade a due o più stoppini concentrici; lampade pneumatiche in cui l’aria in pressione, ottenuta con pompe a mano, consentiva il flusso di olio dal serbatoio del carburante sotto il bruciatore fino allo stoppino, ecc.

Un contributo all’evoluzione tecnologica dei fari la diede nella seconda metà dell’800 la produzione di cherosene dal carbone (in laboratorio nel 1846 – in uso nelle lampade dal 1862), noto come olio di carbone (coal oil), sostituito dagli anni ’70 con il più economico cherosene da petrolio, detto petrolio lampante, il cui processo di raffinazione era stato scoperto nel 1856. L’olio minerale prevalse su quello naturale, non solo per il suo minore costo, ma anche perché, nella spinta tecnologica suddetta, fu ideato un bruciatore, a stoppino multiplo, in grado di consumare con efficienza gli oli idrocarburici.
Oggi l’unico faro al mondo che ancora impiega tale combustibile è il faro di Elbow Reef alle Bahamas.

Tale tipo di bruciatore fu impiegato fino alla fine del secolo. soppiantato da un nuov tipo, quello ad incandescenza a vaporizzazione dell’olio minerale (in ingl. incandescent oil vapor lamp – indicato con l’acronimo IOVL) introdotto per la prima volta dal servizio fari francese nel 1898 al faro di L’Île Penfret. Il principio base è quello che l’olio viene vaporizzato e miscelato con aria compressa (una sorta di carburatore) e spruzzato in un bruciatore dotato di mantello, un originale dispositivo dell’inventore e chimico austriaco Carl Aurer von Welsbach (1858 – 19 29), conosciuto anche come reticella Auer, una rete in cotone rivestita di metalli che la rendono incombustibile e molto luminosa alla fiamma (da cui il termine incandescente). L’aria veniva compressa in un piccolo serbatoio a mezzo di una pompa a mano.

In contemporanea alla IOVL fece la comparsa la lampada ad acetilene, un idrocarburo gassoso scoperto nel 1836, costituita da due serbatoi sovrapposti, quello inferiore contenente carburo di calcio e l’altro contenente acqua. La reazione tra questi due componenti produce l’acetilene che, attraverso un condotto, giunge a un beccuccio posto sulla parte superiore della lampada, da cui fuoriesce bruciando, dopo essere stato acceso, con una fiamma particolarmente intensa.
Il sistema dell’acetilene permise la creazione di fanali e di numerosi fari in luoghi remoti e inaccessibili, privi di personale di custodia, richiedendo in genere solo una visita nel corso dell’anno necessaria alla manutenzione dei meccanismi e al rifornimento dei contenitori di stoccaggio.

Già in precedenza vi erano stati dei tentativi di utilizzo di combustibili gassosi come quelli derivati dal carbone e poi dal petrolio impiegati nell’illuminazione pubblica a partire dagli anni ’20 dell’800, ma il suo uso nei fari avvenne alla fine degli anni ’30 ed era possibile solo con una centrale di produzione prossima al faro. Nel 1884, alla morte del tedesco Julius Pintsch, i figli impiegarono il gas da petrolio che il padre aveva inventato, compresso in bombole, quale sorgente luminosa per vagoni ferroviari e boe di segnalazione.

Nel corso dell’800 le scoperte della ricerca scientifica trovarono un immediato sviluppo tecnologico nel campo elettrico da parte sia di nuove figure professionali che si consideravano più artigiani che non fisici applicati, sia degli stessi scienziati.
Una ricostruzione seppure breve e incompleta sull’argomento è necessaria per identificare almeno le tappe più significative dell’evoluzione dei principali manufatti e dispositivi elettrici introdotti nella gestione dei fari che troveranno sviluppo nel secolo successivo.

L’uso dell’elettricità per illuminazione ebbe inizio in via sperimentale con le lampade ad arco a carbone intorno alla metà dell’800. Prima di allora ci fu la pila di Volta (1800), l’accumulatore (1803), l’arco elettrico (1809), l’elettromagnete (1825), l’induzione elettromagnetica (1831). Quest’ultima scoperta, dovuta al chimico e fisico inglese Michael Faraday (1791-1867), che può brevemente riassumersi nel fenomeno fisico per cui un campo magnetico variabile genera una corrente elettrica in un conduttore, diede la possibilità ad abili inventori di creare dispositivi meccanici capaci di generare corrente elettrica, i generatori magnetoelettrici che a partire dal 1840 si affiancarono agli accumulatori nella metallizzazione elettrolitica e nel decennio successivo trovarono impiego negli impianti di illuminazione dei fari il primo dei quali fu uno dei due fari di South  Foreland (il luogo scelto successivamente da Guglielmo Marconi per i suoi primi esperimenti nelle trasmissioni radio oltre oceano) in Inghilterra dove nel 1857 fu installato un enorme generatore magnetoelettrico di ben 2 t , trascinato da un motore a vapore, in grado di alimentare un lampada ad arco di carbone. La macchina, progettata dal professore inglese di chimica Frederick Hale Holmes, ebbe un certo successo tanto da trovare applicazione su qualche altro faro anche se non molto tempo dopo la maggior parte di essi fu convertita con lampade a cherosene avendo sperimentato le difficoltà di controllo e i forti costi di gestione delle lampade ad arco.

Si evidenzia che uno dei maggiori studiosi di tale tipo di lampada fu l’inglese Hertha Marks Ayrton (1854 – 1923), laureata in matematica e studiosa di fisica ed ingegneria elettrica. Ella fece numerosi studi sull’arco elettrico (e non solo) proponendo alcuni accorgimenti migliorativi tra cui l’inserimento degli elettrodi di carbone in un’ampolla di vetro per ridurne il consumo. Una vita dedicata alla ricerca, impegnata nella famiglia e scontrandosi frequentemente con pregiudizi di istituzioni che poco spazio davano alle donne.

In quel periodo di continui progressi fece la sua comparsa la dinamo (1871), realizzata dal belga Zenobe Gramme (1826-1901), in origine una invenzione dello scienziato italiano Antonio Pacinotti (1841-1912).

La macchina risultò molto affidabile ed ebbe un grande successo commerciale perché il mercato da tempo attendeva un prodotto di tale qualità ed affidabilità che non soffrisse di surriscaldamento.

Con il nuovo secolo furono fatti numerosi progressi nelle macchine elettriche e un perfezionamento continuo delle lampadine ad incandescenza che, da una semplice lampadina con filamento di platino, brevettata da Thomas Alva Edison (1847-1931) intorno al 1880, raggiunse uno standard adatto per l’illuminazione dei fari marittimi intorno agli anni ’20 del ‘900. Si trattava di una lampada elettrica a incandescenza con filo di tungsteno, un’invenzione di inizio secolo, in atmosfera di argon con aggiunta di xeno in grado di fornire una maggiore luminosità e durata.

Con il XXI secolo, prima nei dispositivi minore di segnalamento luminoso poi nei fari, gli illuminanti elettrici sono stati in buona parte convertiti con sorgenti in tecnologia LED, che dalla scoperta negli anni ’60 del secolo scorso ad oggi ha fatto notevoli progressi e continua la sua evoluzione.
In Italia il primo faro italiano convertito è stato quello del molo San Vincenzo di Napoli nel 2016, nella stessa base dove nel 1911 nasceva il Servizio fari italiano sotto il controllo della Marina Militare.

Augustin-Jean Fresnel (1788 – 1827), dopo essersi laureato all’Ecole Polytecnique di Parigi in ingegneria, venne assunto dal Corps des Ponts nella progettazione di ponti e strade, dedicandosi contemporaneamente agli studi teorici e sperimentali sulla luce.

Dal 1714 l’Accademia delle scienze francese ogni anno offriva un premio alla migliore opera su un tema di natura applicativa scelta da un comitato. Il premio del 1818 venne assegnato a Fresnel su un saggio riguardante la teoria ondulatoria della luce.

Tale risultato diede l’occasione allo scienziato e politico francese François Arago (1786 – 1853) di proporre l’inserimento temporaneo di Fresnel nella Commission des Phares et Balises, istituita nel 1811 da Napoleone sotto la direzione del Corps des Ponts, di cui lo stesso Arago era membro dal 1813. Quando Fresnel entrò nel giugno 1819 il compito della Commissione era quello di esaminare eventuali miglioramenti nell’illuminazione dei fari.
Due mesi dopo fece la sua prima presentazione alla commissione con una memoria sulle lenti a gradini (lentilles à échelons) con cui si potevano sostituire i riflettori allora in uso. Un membro della commissione fece notare che l’idea non era nuova in quanto Georges-Louis Leclerc, conte di Buffon (1707-1788), naturalista e matematico francese, nel 1748 aveva già proposto di molare una lente di vetro in gradini concentrici allo scopo di ridurne al minimo lo spessore.

Venne fatto però notare da altri che la versione di Buffon riguardava le lenti biconvesse mentre la versione di Fresnel si riferiva a una lente piano-convessa. Comunque la Commissione incaricò Fresnel di podurre un prototipo che venne realizzato nel marzo del 1820 dal costruttore francese di strumenti ottici François Soleil. Il prototipo era costituito da un pannello quadrato formato di ben 97 prismi lineari (non ad anello). La Commissione fu talmente ben impressionata che richiese un successivo prototipo costituito stavolta da otto pannelli quadrati di 76 cm di lato. Nell’aprile del 1821, durante uno spettacolo pubblico il prototipo fu confrontato con un riflettore dimostrando la sua superiorità.
Il passo successivo fu quello di progettare e far costruire dalla Saint-Gobain un sistema costituito da 8 pannelli ognuno corredato da un occhio di bue ed archi prismatici, con aggiunta superiormente e inferiormente di specchi allo scopo di raccogliere più luce della sorgente.

Il test ufficiale venne eseguito all’Arco di Trionfo il 20 agosto 1822. La luce fu osservata dalla commissione e da Luigi XVIII a 32 km di distanza. Al termine della dimostrazione l’apparecchio fu messo in deposito a Bordeaux per l’inverno, per poi essere montato in estate al faro di Cordouan sotto la supervisione di Fresnel. Il 25 luglio 1823 fu accesa la prima lente di Fresnel al mondo.

Nel corso degli anni successivi Fresnel perfezionò il sistema sostituendo gli specchi, responsabili di buona parte della perdita di luce, con prismi catadiottrici (capaci non solo di rifrangere ma anche riflettere la luce) nel 1825. Nel 1826 realizzò un ulteriore modello che non ebbe occasione di vedere applicato per la sopraggiunta morte da tubercolosi. Oggi Fresnel è ricordato per la sua lente, ma egli svolse prima di tutto un numero impressionante di studi di ottica che furono stimolo per i successivi scienziati.

Negli anni seguenti le lenti di Fresnel si diffusero nel mondo: Olanda 1833; Inghilterra 1835; Italia, Belgio e Norvegia 1837; Svezia 1840; Stati Uniti 1841; Danimarca 1842; Prussia 1845; Australia 1845; Grecia e Russia 1856.

Per valutare l’intensità luminosa di una sorgente di luce (si tratta di un’energia emessa ogni secondo in una data direzione e secondo un cono di ben preciso angolo di apertura), si ricorre al confronto con una sorgente di riferimento (campione): in Francia si impiegava il becco Carcel (1800), la sorgente di una lampada ad olio azionata da un motore a orologeria inventata dall’orologiaio Bertrand Guillaume Carcel all’inizio del XIX secolo allo scopo di mantenere costante l’alimentazione dello stoppino (era una lampada costosa che solo pochi si potevano permettere); in Inghilerra era in uso la candela inglese; in Germania la candela Hefner (1884). Anche le unità di misura erano diverse: bougie fr; candle ing.; Kerze ted., tutte nel significato della nostra candela (dal lat. candēla, da candēre – splendere). Per la determinazione pratica ci si avvaleva di strumenti detti fotometri tra cui quello di Bunsen del 1840, uno dei primi, ideato dal chimico tedesco Robert Bunsen (1811-1899). Il principio di funzionamento si basava sulla impossibilità dell’occhio umano di stabilire, tra due sorgenti luminose, quella con la maggiore intensità di luce, mentre è capace di riconoscere la differenza delle loro proiezioni luminose su due superfici simili e dello stesso colore.

Per cercare di uniformare le misure dei vari Stati, alla Conferenza Internazionale di Parigi del 1883 venne adottato il Campione Voille (proposto nel 1881 e che sarà impiegato per circa un secolo fino al 1984), ben definito e non legato alla composizione della fiamma, dipendendo esclusivamente dalla luce emessa dal platino fuso in precise condizioni. Tuttavia, non essendo tale campione di facile realizzazione, si impiegava abitualmente il campione Vernon-Harcourt, detto anche candela decimale in quanto pari a un decimo del campione Carcel e alla ventesima parte del Campione Voille.

Nel 1909 la Commissione Internazionale di Fotometria (CIP), dopo aver definito il campione luminoso di una lampada elettrica a incandescenza, costruita e fatta funzionare secondo norme precise, decise che tutte le misure esistenti si sarebbero uniformate,ma il cambiamento sperato non avvenne. Nel 1921, la Commissione Internazionale dell’Illuminazione (CIE) decise di chiamare questa nuova unità candela internazionale. Non tutti i paesi aderirono così nel 1948 la Nona Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (CGPM) definì la candela o nuova candela, l’unità di misura dell’intensità luminosa nel sistema internazionale delle unità di misura (SI) . Al decimo CGPM del 1954 venne introdotta la candela quale sesta unità fondamentale, dopo il metro, il kilogrammo, il secondo, l’ampere per l’intensità di corrente elettrica e il kelvin per la temperatura.

Nel 1967, il tredicesimo CGPM abrogò il termine nuova candela per consentire solo la parola candela (simbolo cd).

Per i fari marittimi hanno importanza le portate, ovvero le distanze alle quali i fari possono essere avvistati:
Portata luminosa (luminous range), la massima distanza alla quale la luce del segnalamento è visibile e che dipende dalla intensità luminosa (cd) della sorgente, dalle condizioni di visibilità dell’atmosfera e, naturalmente, dalla soglia di visibilità dell’osservatore. Non si tiene conto dell’altezza della sorgente in quanto essa può subire cambiamenti proprio legati alla sua posizione rispetto all’orizzonte: un faro basso sull’orizzonte potrebbe avere una portata luminosa maggiore in presenza di particelle di vapore acqueo a quote basse che disperdono il fascio luminoso rendendone visibile la struttura a maggiore distanza, oltre l’orizzonte. Un fenomeno noto in ingl. come loom of the light (loom è telaio) e nel nostro linguaggio marinaro come scopa.
Secondo le raccomandazioni IALA, la portata luminosa è determinabile con la formula di Allard (Allard’s law) proposta nella prima metà del ‘900 dall’omonimo ingegnere francese M. Allard. Si tratta di una formula che lega l’illuminamento prodotto su una superficie normale ad una data distanza da una sorgente puntiforme di luce, l’intensità luminosa e il grado di trasparenza dell’atmosfera

Portata nominale (nominal range), secondo standard internazionale è la massima distanza dalla quale può essere avvistata una luce, quando la visibilità meteorologica (o trasparenza atmosferica) è di 10 miglia nautiche (corrispondente ad una trasmissione del 74%) e con un illuminamento minimo percepito da un osservatore di 2 x 10^-7 lux di notte e 1 x 10^-3 di giorno. Apposite tabelle permettono di correggere il valore di portata in relazione alla visibilità del momento

Portata geografica (geographic range): è la massima distanza alla quale può essere avvistata una luce, limitata solo dalla curvatura della terra e dalla rifrazione nell’atmosfera e dalle altezze dell’osservatore e della luce.

Un’idea della visibilità notturna dei fari del ‘700 si può ricavare dal diario compilato dall’ingegnere britannico John Smeaton (1724 – 1792) durante la costruzione dell’omonimo faro (Smeaton’s Tower) nel 1759, in cui si legge che quando di notte si trovava a bordo del Neptune Buss, la nave con cui percorreva la distanza di 11 miglia da Plymouth a Eddystone (l’originaria posizione della Torre fino al 1870 e dove fu poi realizzato nel 1882 il faro di Eddystone, ancora oggi attivo), dalla costa di Plymouth poteva vedere la luce del suo faro con una intensità luminosa paragonabile a una stella di magnitudine 3 o 4 (le stelle più deboli visibili nei centri urbani). A ciò dobbiamo aggiungere che all’epoca le luci erano fisse perciò meno distinguibili.

Diverse sono le grandezze fisiche utilizzate in fotometria, quella parte della fisica che si occupa di misurare le caratteristiche di un fascio luminoso e dei suoi effetti sull’occhio umano.

flusso luminoso, (luminous flux) l’energia luminosa E emessa tutt’intorno da una sorgente luminosa primaria o secondaria (che riflette la luce proveniente da una sorgente primaria) nell’unità di tempo, la cui grandezza fisica è il lumen (simbolo lm). Come un flusso idrico in una condotta, anche il flusso luminoso è sempre lo stesso, ad 1 cm, ad 1m ad 1 km, come è sempre la stessa la portata d’acqua in una tubazione a qualunque distanza dalla pompa, a meno di perdite.
Una lampada a incandescenza quando è accesa assorbe una potenza elettrica espressa in watt che in piccola parte si trasforma in flusso luminoso, cioè in potenza visibile, mentre buona parte si converte in potenza nell’infrarosso che è invece una potenza non visibile, termica. Il rapporto lumen/watt rappresenta quindi l’efficienza della lampada, il suo rendimento luminoso, cioè quanto della potenza assorbita elettrica si trasforma in potenza luminosa. Raffronti: lampada a incandescenza tra 10 e 14lm/W; lampade ad alogeni tra 20 e 25 lm/W; lampade a LED tra 200 e 210lm/W. I valori sono orientativi dipendendo dalla potenza e dalla tecnologia costruttiva.

illuminamento, (illuminance) quantitativo di flusso luminoso per ogni metro quadrato di superficie esposta, indicativo dell’effetto, percepito dalla nostra vista, prodotto da una sorgente di luce sulla superficie degli oggetti che ci circondano. La grandezza fisica corrispondente è il lux (simbolo lx) lux = lumen/m². Così un ufficio luminoso ha un illuminamento di 400 lx; la luna piena produce un illuminamento di 0,5 lx; per le vie di uscita è norma un illuminamento minimo di 5 lx.
L’illuminamento è funzione inversa del quadrato della distanza, quindi una stessa fonte luminosa produce lux diversi su superfici a diverse distanze ed anche a distanze uguali da come il flusso si distribuisce nello spazio.

intensità luminosa, (luminous intensity) la quantità di energia emessa da una sorgente luminosa (flusso luminoso) nell’unità di tempo e in una data direzione e in un ben definito angolo solido Ω, misurato in steradianti (simbolo sr). La grandezza utilizzata è la candela (simbolo cd) che in origine corrispondeva all’intensità luminosa proprio di una candela: cd = lm/sr.
In generale una sorgente luminosa non irradia lo stesso flusso luminoso in tutte le direzioni: una lampadina a incandescenza o una fluorescente sono sorgenti che diffondono la luce in maniera più uniforme tutt’intorno (a meno di zone d’ombra dovute a schermi o altro). Per esse si impiega il lumen, ad esempio nel confrontare due lampadine diverse. Per un corpo illuminante, dalla lampada da scrivania a una piantana, da una lampada a incasso a un faro, le valutazioni luminose vengono fatte attraverso le curve fotometriche, rappresentative della distribuzione spaziale della luce emessa, che riportano le intensità luminose (espresse in candele) per ciascun angolo direttivo.

Luminanza, (luminance) o radianza luminosa di una sorgente, corrisponde alla sensazione di luminosità che si riceve da una sorgente luminosa primaria o, per riflessione, da una sorgente secondaria. L’unità di misura è la candela/metro quadro (cd/m²)

Note:
– L’angolo solido rappresenta la porzione di spazio tridimensionale tra il vertice di un solido (un cono o più in generale una piramide), in cui è posta la sorgente luminosa puntiforme, ed una superficie A distante r dal vertice. Si misura in steradianti (sr) e vale Ω = A/r²
Una sfera completa ha un valore di angolo solido = 4πr²/r² = 4π = 12,5664 sr (dove 4πr² è la superficie di una sfera)
1 sr è un cono di area = r^{2 .}. Più in generale un cono con un angolo al vertice α ha un valore di steradianti di 2π[1-cos (α /2)]. Lo steradiante è analogo al radiante che quantifica gli angoli planari.

– la candela è definita (dal 1979) come l’intensità luminosa in una data direzione di una sorgente che emette radiazione monocromatica alla frequenza di 540×10¹² Hz (lunghezza d’onda 555 nanometri) con intensità radiante in quella direzione di valore pari a 1/683 watt in un angolo solido di 1 steradiante, ovvero 0,001464 W/sr.
Tale definizione fa riferimento ad una precisa frequenza in quanto l’occhio umano ha una diversa risposta alla luce: la luce verde/gialla (intorno ai 550 nanometri) stimola maggiormente l’occhio rispetto alla luce blu o rossa di pari potenza.
la potenza radiante in watt (si tratta di energia al secondo, quindi flusso luminoso) è indicativa del rendimento di una lampadina a incandescenza (standard) che assorbe 1 w elettrico per fornire una modesta potenza luminosa di 1/683 watt. Il rimanente è calore. Un tempo, fino ai primi anni ’70 del ‘900, era uso nel parlato comune utilizzare la candela come equivalente del watt per le lampadine ad incandescenza. Capitava di sentir dire: il lampadario ha lampadine da 12 candele, equivalente (improprio) di lampadine da 12 watt.

Il faro di Créac’h (pron. creach – parola che in bretone significa promontorio), situato sull’isola di Ouessant (dall’antico celtico Ouxisama, “la più alta”) appartenente a quella regione più occidentale della Bretagna nota come Finistère (dal latino Finis terrae, cioè fine della terra), bagnata a nord dal Canale della Manica e a sud ed a ovest dall’Oceano Atlantico, è di ausilio alle navi in quel pericoloso e trafficato tratto di Atlantico che si immette nel Canale della Manica. Per tale motivo la sua luce ha una elevata portata luminosa, la maggiore d’Europa, di ben 32 miglia (per averne un’idea basta osservare la cartina: tra le longitudini 4° e 4° 30′ intercorrono, a 48° di lat., 23 miglia).
Ha un’altezza di 54,80 metri dal suolo e 74,60 metri sopra il livello del mare. Posizione geografica: 48º 27 ’35 “N – 005º 09′ 10” W Caratteristica della luce: Fl (2) W 10s

Le prinipali tappe sono state: 1859 inizio costruzione; 1863 entrata in funzione; 1888 elettrificazione; 1901 venne dotato di luce lampeggiante; 1971 equipaggiato con lampade allo xeno; 1987 fornito alla sommità di un sistema di schermi per tenere lontani gli uccelli migratori; 1988 costituzione del Musée des Phares et des Balises (Museo dei Fari e dei Fanali) .

Altre caratteristiche di rilievo sono la disposizione delle sue quattro lenti su due livelli e il controllo da remoto di ben 6 fari: Nividic, La Jument, Kéreon, Stiff, Pierres Noires e e Île Vierge, il faro in pietra più alto d’Europa.

Þrídrangaviti, in lingua islandese, è probabilmente il faro più isolato al mondo, arroccato in cima a un pilastro roccioso di origine vulcanica, sotto cui imperversano le selvagge e fredde onde del Nord dell’Oceano Atlantico.

Situato a 8 miglia dalla costa meridionale dell’Islanda, nella posizione 63° 29.3´ N – 20° 30.8´ O, sulla più alta di tre rocce (in realtà sono quattro ma una non è mai stata denominata), tale è il significato del nome, fu eretto nel 1939 dopo che un gruppo di esperti scalatori (un’attività tipica islandese è quella di raccogliere le uova sulle alte scogliere marine) aveva creato un percorso di salita per operai, materiali ed attrezzi.
Considerando le tecnologie dell’epoca l’impresa ha dell’incredibile e bisognerà attendere molti anni per accedervi con l’elicottero, che comunque rimane un’operazione delicata date le condizioni climatiche. Più che le parole sono le foto che danno un’idea di un luogo così impervio.

Il faro, uno dei 180 presenti lungo le coste dell’Islanda, è ancora attivo, identificato da codice L4802, con la lanterna posta a 34 m sul livello del mare e una caratteristica luminosa indicata sulle carte come segnale morse, lettera N a luce bianca con periodo di 30 s e portata di 9 miglia.

L’ultimo intervento di manutenzione risale al luglio del 2015 durante il quale gli operai, giunti in elicottero, rimasero un giorno e una notte riferendo poi di aver notato in mare il nuoto di orche marine.