О чем вы думаете, когда слышите слово “маяк”? Кто-то представит себе GPS-трекер, кто-то — шпионские маячок, кто-то — мигалку на полицейской машине, а кто-то — просто радио Маяк. Но, скорее всего, большинство людей представит именно ту большую красивую башню на берегу моря, окруженную ореолом романтики и стаями голодных чаек. Чтобы вы не представили, но истоки этого слова ведут именно к навигационному сооружению. Если хотите, это первая стационарная навигационная башня. В давние времена она позволяла кораблям не натыкаться на скалы и рифы, а сейчас выполняет эту и некоторые другие не менее важные функции. Эта конструкция сложнее, чем кажется, но важнее, чем можно подумать, просто прогуливаясь по берегу.

Маяки не только красивы, но и функциональны.

Прежде всего, как обычно, стоит понять, что вообще такое маяк и каким определением можно дать ответ на этот вопрос.

“Маяк — башня с сигнальными огнями на берегу моря, на острове или в устье реки.” — определение согласно словарю Ожегова.

Как правило, маяками являются именно стационарные конструкции, установленные на берегу, хотя иногда они бывают плавучими. В этом случае они устанавливаются на специальных понтонах или буях и крепятся якорем ко дну. Выполняемые функции в этом случае схожи с функциями стационарного сооружения.

Когда появился первый маяк

Строительство маяков ведется с древних времен. Когда появился первый из них, сказать сложно, но точно это было примерно в те времена, когда появились более-менее большие корабли и началось массовое движение по воде.

Несмотря на это, есть маяк, который можно назвать самым известным. Им является Александрийский маяк, построенный в III веке до нашей эры. Он даже признан одним из чудес света.

В основе первых маяков лежал огонь. Началось все с того, что греки и финикийцы размечали кострами опасные водные проходы. Постепенно это переросло в стационарные сооружения, в которых в качестве топлива использовались каменный уголь, рапсовое масло и даже керосин.

Важным этапом в истории развития маяков стало появление линзы Френеля, которая позволяла направить поток света в сторону кораблей, но не одним тонким лучом, а в виде рассеянного источника. Так дальность действия маяка становилась существенно выше. Сама линза появилась на свет в 1820 году.

Линза Френе́ля представляет собой оптическую деталь со сложной ступенчатой поверхностью. Она может заменить как сферическую, так и цилиндрическую линзы, а также другие оптические детали, например, призмы.

Если отдельно говорить о других типах маяков, можно отметить, что первый плавучий маяк на реке появился в 1820 году в устье Темзы, а на море только 60 лет спустя. Было это на Северном море.

В истории нашей страны первые маяки появились в восемнадцатом веке. При этом они почти сразу начали появляться не по одному. Наблюдался бурный рост их количества, а связано это было с указами Петра I и развитием флота в тот период. Многие маяки находились в частном владении, но 8 июля 1807 года вышел указ Александра I, согласно которому все они были переведены в подчинение морского ведомства. Только так можно было обеспечить надлежащий уход за столь сложным, но важным сооружением и его своевременно обслуживание.

Так выглядит линза Франеля в маяке.

Все это время за маяками следили специальные люди, которые назывались смотрителями маяков или маячниками, но только в конце тысячелетия у них появился профессиональный праздник — день маячника России. Впервые он был отпразднован 8 июля 1997 года в 190-ю годовщину перевода, про который я говорил выше.

По ту сторону океана, в США, маяки, как и в каждой стране, развивались своим путем. Первый из них был построен в 1716 году рядом с Бостоном. Вы спросите, почему только в это время в крупных странах началось строительство этих сооружений, если они были еще до нашей эры, и будете правы. Строительство действительно шло не очень быстро и в конце XIX века во всем мире насчитывалось всего около ста подобных объектов. Тем не менее, примерно в это время маяки начали строиться и во многих других странах. Например, в Японии.

Один из переломных моментов в конструкции маяков, и вообще в их истории, произошел в начале XX века (1907 год), когда Густавом Даленом был изобретен солнечный клапан. Это позволило сделать маяки автоматическими. Они выключались после восхода солнца и зажигались снова, когда оно садилось или скрывалось за плотными облаками в плохую погоду. Изобретение такого клапана даже было удостоено Нобелевской премии по физике в 1912 году с формулировкой “за изобретение автоматических регуляторов, использующихся в сочетании с газовыми аккумуляторами для источников света на маяках и буях”.

Примерная конструкция солнечного клапана.

Солнечный клапан — устройство для зажигания сигнального огня, обеспечивающее выделение газа только в ночное время или в плохую погоду.

В основе конструкции солнечного клапана лежит колба, в которую помещено четыре стержня. В середине находится зачерненный, а вокруг него установлены три отполированных, которые должны отражать солнечный свет на зачерненный стержень и нагревать его. За счет нагревания он расширяется, давит на клапан и перекрывает подачу газа. В этот момент свет выключается. Когда стержень остывает и сжимается, газ снова открывается и свет зажигается. Принцип работы этого клапана основан на свойствах расширения материалов при нагревании.

Во многом после появления солнечного клапана профессия смотрителя маяка начала исчезать. Сейчас она вообще почти не нужна. За маяками следят в основном техники, которые просто приходят ремонтировать их, если они ломаются. О поломке, опять же, сообщит специальная система самодиагностики.

Раз уж мы говорим об истории маяков, нельзя не отметить и некоторые интересные исторические факты. Например, самое известное происшествие в истории этих навигационных объектов, когда одновременно бесследно пропали три смотрителя маяка на Островах Фланнана в декабре 1990 года. Об их судьбе ничего не известно.

Береговая линия во Франции не обозначалась огнями вплоть до XVII века, чтобы избежать нападения пиратов. А в США с 1886 по 1902 год в качестве маяка использовалась Статуя Свободы. Собственно для этого она и строилась. По задумке она должна была приветствовать своим огнем уставших путников, пересекших Атлантику.

Мало кто знает, но главный открыточный символ Нью-Йорка строился как маяк.

На данный момент самым старым из известных маяков является маяк, находящийся в испанском городе Ла-Корунья. Он был построен во времена римского императора Траяна (II в.).

Классификация маяков

Маяки делятся на несколько типов, в том числе, по месту установки и по выполняемым функциям.

Как уже было сказано выше, маяки бывают береговыми и плавучими. Первые устанавливаются на берегу или в непосредственной близости от него (на островах, рифах, скалах), вторые плавают вдали от берега на специальных платформах или кораблях, как правило, обозначая вход в порт.

По выполняемой функции маяки различаются на опознавательные и створные. Первые являются одиночными, а вторые обязательно должны работать в паре.

Опознавательные маяки служат для обозначения препятствия в опасных местах, в качестве точки навигации, например, около которой надо совершить поворот, а также служат знаком захода в порт.

Створные маяки куда интереснее. Они не просто показывают, что “Вот тут скалы! Разобьетесь!”, а указывают маршрут до конкретного места. Например, безопасный фарватер при заходе в порт.

Фарва́тер (голл. vaarwater, от varen — плыть и water — вода) — судовой ход, безопасный в навигационном отношении и обозначенный на местности и/или карте проход по водному пространству (реке, озеру, морю, проливу, фьорду, океану и другим), характеризующийся достаточными глубинами и отсутствием препятствий для судоходства, например, затопленных судов, рифов и мин.

Створные маяки всегда выстраиваются так, чтобы было понятно, в какую сторону движется корабль и какой маневр ему надо совершить, чтобы пройти сложный участок. Впервые такая система обозначения была внедрена в Европе в 1837 году и получила название «ведущих огней» (англ. Leading Lights). Подобные маяки используются не только на море, но и в речной навигации.

Существует и дневная система опознавания маяков. Для этого они окрашиваются особым образом, чтобы при подходе к нему было понятно с какой стороны от опасной зоны он установлен. Белый цвет означает безопасный сектор, красный обозначает левую от безопасного сектора область, а зеленый — правую.

Принцип работы маяка

Про основы конструкции маяка можно сказать, что она представляет собой прожектор, сила света которого пропорциональна площади собирающего свет зеркала или линзы, а угол, в котором распространяется свет, обратно пропорциональная этой площади.

Сами оптические элементы не делаются из единого куска стекла, так как они очень большие и при условии монолитности будут очень дорогими, сложными в производстве и уязвимыми. А так как это не телескоп, где важна идеальная точность, применение сборной конструкции вполне оправдано.

Так выглядит линза маяка.

Одной из самых удачных конструкция стала та, в которой применялась линза Френеля. При этом конструкция из сборки таких линз и зеркал должна вращаться вокруг источника света. Так достигается возможность не только дальнего обнаружения, но и охват на 360 градусов. В современных маяках используется электропривод элементов, а раньше вместо него был часовой механизм или система грузов. “Заводились” они при помощи мускульной силы смотрителя маяка, которому время от времени приходилось потрудиться.

В качестве источника света в старых маяках использовался огонь, а в современных — электрические лампы, которые питаются от электричества, поданного с берега или дизельного генератора. В плавучих морских маяках используется солнечная энергия и дизельный генератор в качестве резервного источника.

Кроме традиционного источника света и вращающегося элемента, в современных маяках часто используется импульсная система. Она позволяет не только визуально узнать конкретный маяк за счет особо ритма срабатывания, но и дать в разных направлениях разное освещение, чтобы капитан мог понять, с какой стороны он подходит в маяку.

Кроме этого, современные маяки оснащаются дополнительными навигационными приборами. Например, радиостанциями или звуковыми излучателями. Это позволяет ориентироваться по ним в условиях плохой видимости. В качестве дополнительного сигнала маяк может выступать в роли отражателя радиосигнала с корабля, опять же давая капитану больше информации для принятия решений.

Даже современным кораблям нужны маяки.

Сколько в мире маяков?

Из-за применения современных навигационных технологий роль маяков, как навигационного средства, несколько снизилась и в настоящее время количество работающих маяков во всём мире не превышает полутора тысяч.

Можно спросить, для чего они вообще нужны, если есть спутниковые системы глобального позиционирования и другие современные навороты, включая эхолоты, сонары и прочее. Истинная важность маяков кроется в том, что любая система может дать сбой, а источник света на горизонте вечен. Это как с самолетами, которые могут садиться по приборам, но есть специальные сигнальные огни, которые позволяют визуально контролировать точность захода по глиссаде.

В конце концов, вы же не едете на машине по навигатору, смотря только на него. Он лишь помогает, как и другие элементы, включая дорожные указатели. Именно поэтому, несмотря на развитие техники, визуальное наблюдение остается важнейшим средством ориентации на море, и потому маяки продолжают использоваться.

При этом используются не только старые маяки. В некоторых местах строятся новые, которые должны обезопасить морские пути в условиях изменения навигации и ландшафта. В ближайшее время предсказать отказ от такого средства обнаружения, как маяк не получится, поэтому они еще долго будут существовать и освещать путь кораблям.