Як працює маяк і навіщо він потрібен у наш час

Про що ви думаєте, коли чуєте слово "маяк"? Хтось уявить собі GPS-трекер, хто-то — шпигунські маячок, хто-то — мигалку на поліцейській машині, а хто-то — просто радіо Маяк. Але, швидше за все, більшість людей представить саме ту велику гарну вежу на березі моря, оточену ореолом романтики і зграями голодних чайок. Щоб ви не представили, але витоки цього слова ведуть саме до навігаційного спорудження. Якщо хочете, це перша . У давні часи вона дозволяла кораблям не натикатися на скелі та рифи, а зараз виконує цю та деякі інші не менш важливі функції. Ця конструкція складніше, ніж здається, але важливіше, ніж можна подумати, просто прогулюючись берегом.

Перш за все, як зазвичай, варто зрозуміти, що таке взагалі маяк і яким визначенням можна дати відповідь на це питання.

Як правило, маяками є саме стаціонарні конструкції, встановлені на березі, хоча іноді вони бувають плавучими. У цьому випадку вони встановлюються на спеціальних понтонах або буяхів і кріпляться якорем до дна. Виконувані функції в цьому випадку схожі з функціями стаціонарного споруди.

Коли з'явився перший маяк

Будівництво маяків ведеться з давніх часів. Коли з'явився перший з них, сказати складно, але точно це було приблизно в ті часи, коли з'явилися більш-менш великі кораблі і почалося масове рух по воді.

Незважаючи на це, є маяк, який можна назвати самим відомим. Їм є Олександрійський маяк, збудований в III столітті до нашої ери. Він навіть визнаний одним з чудес світу.

В основі перших маяків лежав вогонь. Почалося все з того, що греки і фінікійці размечали вогнищами небезпечні водні проходи. Поступово це переросло в стаціонарні споруди, в яких в якості палива використовували кам'яне вугілля, рапсове масло і навіть гас.

Важливим етапом в історії розвитку маяків стала поява лінзи Френеля, яка в бік кораблів, але не одним тонким променем, а у вигляді розсіяного джерела. Так дальність дії маяка ставала істотно вище. Сама лінза з'явилася на світ в 1820 році.

Якщо говорити окремо про інших типах маяків, можна зазначити, що перший плавучий маяк на річці з'явився в 1820 році в гирлі Темзи, а на море тільки 60 років потому. Було це на Північному морі.

В історії нашої країни перші маяки з'явилися у вісімнадцятому столітті. При цьому вони майже відразу почали з'являтися не по одному. Спостерігався , а пов'язано це було з указами Петра I і розвитком флоту в той період. Багато маяки перебували в приватному володінні, але 8 липня 1807 року вийшов указ Олександра I, згідно з яким всі вони були переведені в підпорядкування морського відомства. Тільки так можна було забезпечити належний догляд за настільки складним, але важливим спорудою і його своєчасно обслуговування.

Так виглядає лінза Франеля в маяку.

Весь цей час за маяками стежили спеціальні люди, які називалися доглядачами маяків або маячниками, але тільки в кінці тисячоліття у них з'явився професійне свято — день маячника Росії. Вперше він був відсвяткований 8 липня 1997 року в 190-ту річницю перекладу, про який я говорив вище.

По той бік океану, в США, маяки, як і в кожній країні, розвивалися своїм шляхом. Перший з них був побудований в 1716 році поряд з Бостоном. Ви запитаєте, чому тільки в цей час у великих країнах почалося будівництво цих споруд, якщо вони були ще до нашої ери, і будете праві. Будівництво справді йшло не дуже швидко і в кінці XIX століття у всьому світі налічувалося всього близько ста подібних об'єктів. Тим не менше, приблизно в цей час маяки почали будуватися і в багатьох інших країнах. Наприклад, в Японії.

Один з переломних моментів в конструкції маяків, і взагалі в їх історії, стався на початку XX століття (1907 рік), коли Густавом Даленом було винайдено сонячний клапан. Це дозволило зробити маяки автоматичними. Вони вимикали і запалювалися знову, коли воно сідало або ховалося за хмарами щільними в погану погоду. Винахід такого клапана навіть було удостоєно Нобелівської премії з фізики в 1912 році з формулюванням "за винахід автоматичних регуляторів, що використовуються в поєднанні з газовими акумуляторами для джерел світла на маяках і буяхів".

Приблизна конструкція сонячного клапана.

В основі конструкції сонячного клапана лежить колба, в яку вміщено чотири стрижня. В середині знаходиться зачерненный, а навколо нього встановлені три відполірованих, які повинні відбивати сонячне світло на зачерненный стрижень і нагрівати його. За рахунок нагрівання він розширюється, тисне на клапан перекриває подачу газу. У цей момент світло вимикається. Коли стрижень остигає і стискається, газ знову відкривається і світло запалюється. Принцип роботи цього клапана заснований на властивостях розширення матеріалів при нагріванні.

У чому після появи сонячного клапана професія доглядача маяка почала зникати. Зараз вона взагалі майже не потрібна.За маяками стежать в основному техніки, які просто приходять ремонтувати їх, якщо вони ламаються. Про поломки, знову ж таки, повідомить спеціальна система самодіагностики.

Раз вже ми говоримо про історію маяків, не можна не відзначити і деякі цікаві історичні факти. Наприклад, найвідоміше подія в історії цих навігаційних об'єктів, коли одночасно безслідно зникли три доглядача маяка на Островах Фланнана в грудні 1990 року. Про їхню долю нічого не відомо.

Берегова лінія у Франції не позначалася вогнями аж до XVII століття . А в США з 1886 по 1902 рік в якості маяка використовувалася Статуя Свободи. Власне для цього вона й будувалася. За задумом вона повинна була вітати своїм вогнем втомлених подорожніх, які перетнули Атлантику.

Мало хто знає, але головний листівковий символ Нью-Йорка будувався як маяк.

На даний момент найстарішою з відомих маяків є маяк, який знаходиться в іспанському місті Ла-Корунья. Він був побудований у часи римського імператора Траяна (II ст.).

Класифікація маяків

Маяки діляться на кілька типів, в тому числі, за місцем установки і по виконуваних функцій.

Як вже було сказано вище, маяки бувають береговими і плавучими. Перші встановлюються на березі або в безпосередній близькості від нього (на островах, рифи, скелі), другі плавають далеко від берега на спеціальних платформах або кораблях, як правило, позначаючи вхід в порт.

За виконуваної функції маяки розрізняються на розпізнавальні і створні. Перші є поодинокими, а другі обов'язково повинні працювати в парі.

Розпізнавальні знаки служать для позначення перешкоди у небезпечних місцях, в якості точки навігації, наприклад, біля якої треба зробити поворот, а також служать знаком заходу в порт.

Створні маяки куди цікавіше. Вони не просто показують, що “Ось тут скелі! Разобьетесь!", а вказують маршрут до конкретного місця. Наприклад, безпечний фарватер при заході в порт.

Створні маяки завжди будуються так, щоб було зрозуміло, у який бік рухається корабель і який маневр йому треба зробити, щоб пройти складний ділянку. Вперше така система позначення була впроваджена в Європі в 1837 році і отримала назву «провідних вогнів» (англ. Leading Lights). Подібні маяки використовуються не тільки на морі, але і в річкової навігації.

Існує і денна система розпізнавання маяків. Для цього вони забарвлюються особливим чином, щоб при підході до нього було зрозуміло з якого боку від небезпечної зони він встановлений. Білий колір означає безпечний сектор, червоний означає ліву від безпечного сектора область, а зелений — праву.

Принцип роботи маяка

Про основи конструкції маяка можна сказати, що вона являє собою прожектор, сила світла якого пропорційна площі збирає світло дзеркала або лінзи, а кут, в якому поширюється світло, обернено пропорційна цій площі.

Самі оптичні елементи не робляться з єдиного шматка скла, так як вони дуже великі і за умови монолітності будуть дуже дорогими, складними у виробництві та вразливими. А так як це не телескоп, де важлива ідеальна точність, цілком виправдано.

Так виглядає лінза маяка.

Однією з найбільш вдалих конструкція стала та, в якій застосовувалася лінза Френеля. При цьому конструкція зі складання таких лінз і дзеркал повинна обертатися навколо джерела світла. Так досягається можливість не тільки дальнього виявлення, але і охоплення на 360 градусів. В сучасних маяках використовується електропривод елементів, а раніше замість нього був годинниковий механізм або система вантажів. "Заводилися" вони за допомогою мускульної сили доглядача маяка, якому час від часу доводилося попрацювати.

В якості джерела світла в старих маяках використовувався вогонь, а в сучасних — електричні лампи, які живляться від електрики, поданого з берега або дизельного генератора. У плавучих морських маяках використовується сонячна енергія і дизельний генератор в якості резервного джерела.

Крім традиційного джерела світла і обертового елемента, в сучасних маяках часто використовується імпульсна система. Вона дозволяє не тільки візуально дізнатися конкретний маяк за рахунок особливо ритму спрацьовування, але і дати в різних напрямках різне освітлення, щоб капітан міг зрозуміти, з якого боку він підходить до маяка.

Крім цього, сучасні маяки оснащуються додатковими навігаційними приладами. Наприклад, радіостанціями або звуковими випромінювачами. Це дозволяє орієнтуватися по них в умовах поганої видимості. В якості додаткового сигналу маяк може виступати в ролі відбивача радіосигналу з корабля, знову ж даючи капітану більше інформації для прийняття рішень.

Навіть сучасним кораблям потрібні маяки.

Скільки в світі маяків?

З-за застосування сучасних навігаційних технологій роль маяків, як навігаційного засобу, дещо знизилася і в даний час кількістьпрацюють маяків у всьому світі не перевищує півтори тисячі.

Можна запитати, для чого вони взагалі потрібні, якщо є й інші сучасні навороти, включаючи ехолоти, сонари та інше. Справжня важливість маяків криється в тому, що будь-яка система може дати збій, а джерело світла на горизонті вічний. Це як з літаками, які можуть сідати за приладами, але є спеціальні сигнальні вогні, які дозволяють візуально контролювати точність заходу по глісаді.

врешті-решт, ви ж не їдете на машині по навігатору, дивлячись тільки на нього. Він лише допомагає, як і інші елементи, включаючи дорожні покажчики. Саме тому, незважаючи на розвиток техніки, візуальне спостереження залишається найважливішим засобом орієнтації на море, і тому маяки продовжують використовуватися.

При цьому використовуються не тільки старі маяки. В деяких місцях будуються нові, які повинні убезпечити морські шляхи в умовах зміни навігації та ландшафту. Найближчим часом передбачити відмову від такого засоби виявлення, як маяк не вийде, тому вони ще довго будуть існувати і освітлювати шлях кораблям.

Маяки не тільки красиві, але і функціональні.