Les phares

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le phare

Un phare est un système de signalisation employé, soit dans le domaine maritime (phare maritime), soit dans le domaine aéronautique (phare aéronautique).

Le système de signalisation maritime est constitué d’un puissant système d’éclairage placé généralement en haut d’une tour. Ces phares maritimes sont généralement placés près de la côte. Ils permettaient aux navires de repérer la position des zones dangereuses se trouvant près des côtes, ainsi que les ports maritimes. Ils sont moins utiles grâce aux moyens électroniques de géolocalisation.

Les phares maritimes ont été le premier moyen pour les navires de repérer les zones dangereuses et les ports. Aujourd’hui, avec les systèmes de positionnement modernes, leur utilisation se raréfie. Ainsi, il n’y a que 1 500 phares maritimes encore en service dans le monde.

histoire

Les premiers phares maritimes sont apparus dans l’Antiquité avec le développement de la marine. Il s’agit généralement de simples feux de bois placés sur des hauteurs ou des tours. Ces tours à feu sont attestés chez les Grecs et les Romains, et peut-être déjà chez les Puniques, voire les Minoens. Tout comme les amers naturels (montagnes, volcans, clochers, etc.), les phares antiques servent avant tout pour assurer la sécurité des voies maritimes, signaler la côte et plus généralement l’entrée d’un port.

Au Moyen-âge, la navigation se fait essentiellement le jour en se repérant grâce aux amers. Au XIIIe siècle, l’émergence de cités portuaires puissantes s’accompagne de la création de nouvelles tours à feu. Des foyers sont aménagés aux sommets d’édifices militaires (telle la Tour de Constance) voire religieux (tel le phare de Saint-Mathieu), et sont entretenus avec du bois, du charbon, de la tourbe ou de l’huile. Les seigneurs accordent aux militaires ou religieux qui placent un fanal au sommet d’une tour des droits en compensation de l’entretien ce feu, notamment le droit de bris.

Six phares jalonnent la côte française à la fin du XVIIe siècle, 15 en 1770, année où l’allumage se fait encore par un feu de bois sur la plateforme. C’est coûteux et incommode (on utilise jusqu’à 700 kilogrammes de bois par nuit sur le phare de Chassiron à Oléron3), on ne l’allume donc pas toutes les nuits. Le plus souvent, ils ne sont allumés qu’à l’approche d’un navire. Cette année-là, la Compagnie Tourville-Sangrain, qui vient d’obtenir la concession des phares, installe la première lampe à huile munie d’un réflecteur sur le phare de Sète. Ce procédé, moins onéreux, se répand rapidement (phare de Saint-Mathieu…). On compte 15 phares l’utilisant en 1775. Les phares sont munis d’un réflecteur en cuivre argenté. La portée du phare de Planier (Marseille) atteint 28 kilomètres par beau temps.

Les lampes à huile étant peu puissantes, on multiplie les mèches, mais le résultat est décevant (en 1782, le phare de Cordouan est muni de 84 mèches). Joseph Teulère apporte les améliorations proposées par Borda, les mèches deviennent circulaires et creuses, une invention du Genevois Ami Argand (1784). Un mécanisme d’horlogerie entraînant le système optique pour réaliser un phare à éclat est utilisé pour la première fois au phare de Dieppe en 1787. En 1791, le phare de Cordouan est équipé de 12 miroirs paraboliques de 81 centimètres construit par Étienne Le Noir sur les indications de Borda d’après le mémoire de Joseph Teulère de 1783. C’est le plus puissant du monde.

En 1792, les phares et balises sont nationalisés mais restent affermés à la Compagnie Tourville-Sangrain. En 1811, les phares passent du Ministère de la marine au Ministère de l’intérieur. À la suite des nombreux problèmes rencontrés, une Commission permanente est créée pour analyser la question. En 1813, c’est l’arrivée de François Arago qui succède à Malus, décédé. Fort occupé et devant les nombreuses plaintes, il s’adjoint un collaborateur : Augustin Fresnel. À eux deux, ils amélioreront la puissance des lampes à huile en munissant les becs de mèches concentriques alimentées par de l’huile sous pression (suivant les traces de Benjamin Rumford, Bertrand Guillaume Carcel et Wagner). Les plus puissantes consommeront jusqu’à 750 grammes d’huile à l’heure.

pour en savoir plus

lentille de Fresnel

Fresnel pense que des lentilles sont plus adaptées que des miroirs pour concentrer la lumière. Cependant, des lentilles simples de grands diamètres et de courtes distances focales auraient un poids excessif, seraient peu lumineuses et poseraient des problèmes de dispersion des couleurs. D’où l’idée de lentilles à échelons. L’idée n’est pas neuve, Buffon y avait déjà pensé pour concentrer les rayons du Soleil, mais c’est Fresnel, aidé de l’opticien Jean-Baptiste Soleil qui s’attache à leur construction pratique. La lumière émise par la lampe à l’horizontale est concentrée et la lumière émise en haut et en bas est rabattue vers l’horizon par des miroirs. Testé à Paris en août 1822 (monté sur l’Arc de triomphe de l’Étoile, alors en construction, on peut observer la lumière à 32 kilomètres de là, à Notre-Dame de Montmélian dans la commune de Saint-Witz). Le système est installé le 20 juillet 1823 au phare de Cordouan. Les marins sont enthousiastes et, fort de ce succès, un programme général d’éclairage des côtes françaises est lancé. Ainsi, 28 phares de premier ordre (60 km de portée, tel les Héaux de Bréhat, premier grand phare réalisé sur des écueils), 5 de second ordre (40 km) et 18 du troisième ordre (28 km), plus quelques autres sont construits. En 1843, les miroirs destinés à rabattre la lumière (difficiles à fabriquer et qui s’encrassent facilement) sont remplacés par des prismes annulaires. En 1850, il y a 58 phares sur les côtes françaises : les tours sont de forme circulaire, réduisant la prise au vent pour les plus hautes, ou de forme carrée pour les phares peu élevés. Le nombre de naufrages décroit fortement (en France, il passe de 161 par an à 39 entre 1816 et 1831). À la même époque, on compte 126 phares au Royaume-Uni et 138 aux États-Unis. La plupart sont équipés de lentilles de Fresnel .