灯塔,不仅仅是一座会发光、照射远方的建筑物,它更是英雄的象征——孤独、自由、遗世而独立,它守护生命,指引方向,给人希望。
一般的灯塔构造
西方有门学科叫“灯塔学”,英文是Pharology,主要是研究灯塔的构造、信号、照明等,这些研究者也叫“灯塔学者”,英文是pharologists。注意到没?不管是灯塔学还是灯塔学者,英文前序都是pharolog~!这是因为最著名的亚历山大灯塔就建在法罗斯岛上,而法罗斯岛英文便叫Pharos;除此以外,许多欧洲国家对灯塔的称呼也是源自法罗斯岛这个名字,例如,关于灯塔,法语叫phare、葡萄牙叫farol、意大利和西班牙都叫faro、希腊则是φάρος……
埃及法罗斯岛遗址
英国皇室安妮公主便是一名灯塔学者。
下面我将对灯塔进行一次梳理,力求阐释这几点,从而解答我的题目:
- 灯塔的历史
- 照明系统的工作原理
- 中国有哪些著名灯塔,分布在哪里?
- 各国的灯塔都有什么特色,它的分布以及发展状况。
灯塔的历史人类第一座灯塔建在哪里,长啥样?没有人知道,也无从考证。
公元前283年,埃及托勒密二世统治时期,索斯特拉特(Sostratus of Cnidus)设计并主导建设了亚历山大灯塔,塔高约130米,然而被1303年和1323年两场地震摧毁,1480年,埃及马穆鲁克苏丹为了抵抗侵略,在原址用遗留下来的石料建造了奎贝堡,至此,亚历山大灯塔荡然无存。这是有史以来,灯塔的最早纪录。
古埃及亚历山大灯塔
距今约1900年,古罗马帝国在西班牙北部拉科鲁尼亚,修建了海格力斯塔(Torre de Hércules),塔高55米,这是世界上现存最古老的灯塔。之后,欧洲进入长达1000年的中世纪,灯塔发展告一段落。
西班牙海格力斯塔
627年,穆罕默德派人来华传教,在广州建了一座怀圣寺,塔高36米,当时该塔位于珠江边,入夜后塔顶悬灯,导航来往船只,故人又称之为“光塔”。光塔虽历经重建修葺,至今依然保留原有建筑风格,某种意义上,可说是中国现存最古老的灯塔。
广州怀圣寺
879年,大唐帝国另辟蹊径,用佛塔形式发展了灯塔,上海朱家角镇的泖塔,便是有迹可考的中国最早人工航标。当时,泖塔建于湖心岛,离海不远,塔高29米,周围有塔院、凉亭、水井等,夜间挂灯,来往船舶于此停下,喝茶休息。虽历经兵乱,至今伫立不倒。
大唐建筑风格的上海泖塔
1141年,浙江温州江心屿东西两峰尚未连成一体,峰顶各有一塔,夜间点灯,指引进出温州港的大小船舶,历经磨难,依旧傲立!虽是佛塔,实与灯塔无异,而善心和尚可能就是中国最早的守塔人。
温州江心屿
1387年,大明帝国在福建惠安修建崇武所城,与此同时,百姓自发在东南城角修建灯塔,连同城基,塔高33米,夜晚点燃数千蜡烛(存疑,待考),为进出崇武港的船舶指明方向。这是中国第一座带有明确意图的灯塔,几经修缮,依然有棱有角。
惠安崇武古城
1531年,利沃尼亚骑士团统治下的爱沙尼亚,在希乌马岛修建了蔻普灯塔(Kõpu Lighthouse),塔高36米,这是波罗的海沿岸最高的建筑物,也是世界上现存最古老的灯塔之一。
建筑风格特别的蔻普灯塔
1611年,法国在吉伦特河口修建了灯塔之家(Phare de Cordouan),塔高68米,内部充满精美雕刻、优雅门廊,无与伦比,既是文艺复兴时期的杰作,也代表了古代灯塔的最高成就。
精美绝伦的Phare de Cordouan
种种表明,无论是古希腊还是古罗马,也无论是阿拉伯帝国还是唐宋元明清,早期的灯塔,仅仅是建在大陆海岸,作为地标使用,夜晚则燃烧木材或点燃蜡烛,让人远远可见,离现代意义的灯塔还差得远。
各国的海岸构造千差万别,或是山头阻隔,或是暗礁密布,仅仅看到灯光,并不一定就能安全回家;另外,随着大航海时代的来临,也迫切需要投射更远的照明技术。
1759年,英国约翰·史密斯主持修建第三座涡石灯塔(Eddystone Lighthouse),相较之前的建造方法,他开创性的利用花岗岩+混泥土作为材料,使得涡石灯塔更能抵抗巨浪;1810年,灯塔使用24个阿尔冈灯和抛物面镜替代吊灯和蜡烛,改进照明。涡石灯塔不但改变了传统的结构工程,还专门为标识暗礁而建在远海,为现代灯塔作出不可磨灭的贡献。
涡石灯塔,又叫艾迪斯顿灯塔
1782年,瑞士艾米·阿尔冈(Aimé Argand )发明阿尔冈灯——使用中空的玻璃管罩住中空的灯芯,从而让灯芯获得更充足的氧气,燃烧也就更旺,同时解决火光飘忽不定与大量烟灰的问题;与此同时,凸透镜、抛物面镜也被进一步研究。两相结合,光源更亮更稳定,这是灯塔史上一个质的飞跃。
阿尔冈灯示意图
1819年,法国奥古斯丁·菲涅耳(Augustin Fresnel)发明菲涅耳透镜,俗称牛眼透镜,进一步增强灯光的投射距离,并大幅度减轻重量、降低成本,对灯塔的发展影响深远。4年后,首先安装在法国的灯塔之家。
菲涅耳透镜示意图
20世纪初,瑞典古斯塔夫·达伦(Gustaf Dalén)发明三项对现代灯塔更为重要的发明:
- 1901年,发明“乙炔储罐”,解决储存乙炔容易爆炸的问题,并更大容量的储存乙炔;
- 1904年,发明“频闪气阀”,让光源以不同频率发出瞬间闪光,从而识别不同的灯塔;
- 1907年,发明“日光开关”,使真空管里的金属棒在热胀冷缩下启闭自动点火的开关。
有了这三项发明,远洋、暗礁等灯塔就再也无需常驻值守,成本也大大的降低。
达伦获得诺贝尔奖前,因为实验而炸瞎了自己
之后,灯塔技术继续改善,例如乙炔灯改为电弧光灯,现在又改为LED,而太阳能自动控制器(即日光开关)又被更先进的传感器所取代,利用智能控制器,每座灯塔都能创造属于自己的独特的频闪频率,从而让过往船只通过辨认频率而知道所处位置。
尽管如此,随着GPS、AIS、雷达等的出现,灯塔发挥的作用还是越来越有限,不过,它也逐步成为各地的景观地标,让人缅怀、亲近自然。
美国哈特拉斯角灯塔
照明的工作原理相对于塔身而言,灯塔所用的灯才是最核心部分。
古代灯塔以火作为光源,通常是燃烧木材或者点燃蜡烛,还有就是点燃动植物油脂的灯芯,动植物油脂包括鲸油、橄榄油等,用火盆装着,一般会放在水银液面以保持稳定;另外,先进的灯塔,还会在火源后方安装镜子,底下有动力设计,守塔人驱动发条便能使镜子匀速转动,从而将光源投送到各个方向。
亚历山大灯塔光源假想图
阿尔冈灯发明后,火焰更亮更稳定,而且,人们还把镜子改成抛物面镜以至凸透镜,这样照射距离就更远了。然而,要让灯光投射更远,凸透镜就必须够大,但是,凸透镜越大,自然也就越重,运输困难不说,转动起来也不容易,有些小灯塔甚至无法承载,还有更重要一点的是,成本太高了。
幸运的是,法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳不久就发明了菲涅耳透镜,利用较薄的同心圆纹玻璃与实心球面透镜拥有相同光学效果的原理,巧妙的解决这个问题!菲涅耳透镜既能保留像凸透镜折射后形成的平行光,又能极大的降低实心透镜的重量,从而减轻制作成本。
菲涅耳透镜原理说明
根据经验总结,完整的照明系统应该是:菲涅耳透镜聚焦80%的灯光,另外20%则由抛物面镜聚焦。
现代灯塔,基本是使用电灯和电机驱动,随着科技发展,菲涅耳透镜也可能会被aerobeacons取代,但菲涅耳的历史贡献,永远值得铭记。
法国奥古斯丁·菲涅耳(Augustin Fresnel)
中国的灯塔1998年,国际灯塔协会(IALA)发起“世界各国历史上特别重要灯塔100选”,中国有五座入选,分别是上海青浦泖塔、海南临高角灯塔、温州江心屿灯塔、大连老铁山灯塔和舟山花鸟山灯塔。这也说明,把古代中国的某些佛塔看作是灯塔,起码,国际上是认可的。
大连老铁山灯塔
2009年底,直属中国海事系统管理航标共计有5775座,其中灯塔183座,可惜目前国内并无详细资料,虽然某些城市,例如大连、青岛、海南灯,网上是有不少撰文,但全国性的灯塔统计、介绍就没有了,不过,美国有个“灯塔目录”网站,各国的灯塔都有详细纪录,感兴趣的可以搜索The Lighthouse Directory。
写完这篇文章,我或多或少也想再走一次沿海线,用最美的镜头拍下最美的灯塔。
可惜这张图分辨率太低,有空我再重做一份
下面罗列一些比较著名、特别的灯塔,图片就不上了。正如前面所说,目前国内有183座灯塔,分属4家海事管理局。
天津海事局管理50多座(辖辽宁、天津、河北、山东海域)
- 老铁山灯塔
- 大连港灯塔
- 大三山灯塔
- 大王家灯塔
- 遇岩礁灯塔
- 南山头灯塔
- 烟台山灯塔
- 小青岛灯塔
- 潮涟岛灯塔
- 游内山灯塔
- 马蹄礁灯塔
- 大公岛灯塔
- 小公岛灯塔
- 千里岩灯塔
- 崂山头灯塔
- 大桥岛灯塔
- 极地灯塔等
青岛潮涟岛灯塔
上海海事局管理50多座(辖江苏、上海、浙江、福建海域)
- 鸡骨礁灯塔
- 七里屿灯塔
- 北渔山灯塔
- 马蹄礁灯塔
- 花鸟山灯塔
- 白节山灯塔
- 下三星灯塔
- 半洋礁灯塔
- 鱼腥脑灯塔
- 小龟山灯塔
- 洛伽山灯塔
- 东亭山灯塔
- 太平山灯塔
- 东门灯塔等
- 镇海角灯塔
- 火山岛灯塔
- 东洛岛灯塔
- 台山岛灯塔
- 三都澳灯塔
- 五通灯塔等
下三星灯塔
广东海事局管理30多座(广东海域)
海南海事局管理30多座(辖海南及南海区域)
- 木栏头灯塔
- 临高角灯塔
- 大小洞天灯塔
- 三亚湾灯塔
- 情人湾灯塔
- 锦母角灯塔
- 鱼鳞洲灯塔
- 秀英灯塔等
南海岛礁5座灯塔4座已点亮灯
另外,台港澳的灯塔也非常多,其中,澳门东望洋灯塔更是中国沿海地区最古老的现代灯塔,是真正的“远东第一灯塔”。
台湾省灯塔分布图
外国的灯塔根据“灯塔目录”,2019年,全球灯塔数量超过18600座,约有1500座尚在运作。
1、各国的灯塔:
以美国为例,大约有800座灯塔,分布在沿海各地和大湖区沿岸,其中,太平洋东岸的灯塔宏伟壮观,设计精美,很多灯塔还是国家历史遗迹,自然风光更令人流连忘返,美国还把8月7日定为国家灯塔日,可见对灯塔的重视和喜爱。
西北海岸灯塔统计图
为了不造成审美疲劳,我就不列举各国灯塔了,有兴趣的可以通过最后的图集链接进行观赏,图集是我排版的世界50座最有意义、特色的灯塔,幅幅清晰,不过,由于平台压缩分辨率,就算放大也是差强人意。
2、灯塔的意义:
实际上,没有多少人接近过灯塔,更不用说进到灯塔里面,或登上顶部,可它们却在儿童故事、文学和绘画中无处不在,不但给人带来灵感,还让人感受到英雄主义,这不是很奇妙吗?所以,下面我列举的这几部作品,便能让人感受到灯塔带给人的意义:
- 英国作家维吉尼亚·伍尔芙的《到灯塔去》
- 苏格兰小说家罗伯特·路易斯·史蒂文森(Robert Louis Stevenson)的《金银岛》
- 英国风景画家威廉·特纳1819年绘制的“暴风雨中的贝尔灯塔”
- 叙述法国人的爱情观以及灯塔生活的法国电影《守望者》
- 《白鲸记》第14章有这样一段话:"远离海岸,它是怎么站在那里的,比艾迪斯顿灯塔还孤独"。
“暴风雨中的贝尔灯塔”
3、成为风景区:
存世的古代、近代灯塔,大多数位于无人居住的岬角、海滨、岛屿,带着沧桑静静的享受时光,周边环境也保持着美丽的原始风光,无疑,每一座灯塔,与旁边的风景,都构成地球上宝贵的自然和文化遗产。
德国坎彭灯塔
最后,以3张美丽的灯塔结束这篇文章,看看,都知道它们叫什么吗?
——有些灯塔,美得令人呼吸不了。