Кіріспе

Маяктар тарихы – теңізде немесе ішкі су жолдарында кеме жүргізушілерге бағыт беру үшін мұнаралардың, ғимараттардың және басқа да құрылыстардың пайдаланылуының дамуын қамтиды.

Қазіргі заманға дейінгі дәуір

Порттардың нақты дамуына дейін теңізшілер жол табу үшін тау басына жаққан оттарға сенетін. Отты биікке көтеру көрінуді жақсартатындықтан, отты платформаға орналастыру маяктардың пайда болуына себеп болған. Көне заманда маяктар, көптеген қазіргі маяктар сияқты рифтер мен мүйістерге ескерту беру емес, порттарға кіру белгісі ретінде қолданылған. Үндістан жағалауындағы Кунтасидегі қазба жұмыстары 10-12 метр биіктіктегі рампасы бар шаршы қарау мұнарасын ашты, ол Күтч шығанағынан Кунтасиға келетін қайықтарды бағыттау үшін пайдаланылған. Бұл құрылыстың маяк болу мүмкіндігі жоққа шығарылмайды. Егер осылай болса, онда маяк шамамен б.з.д. 2000 жылға дейін салынған болуы мүмкін.

Грек-рим дәуірі

Гомердің аңызына сәйкес, Нафплиондық Паламед алғашқы маяқты ойлап тапты, бірақ олар Александрия маяғы (Книдтік Сострат жобалаған және салған) және Родос Колоссымен нақты расталған. Дегенмен, Темистокл б.з.д. V ғасырда Афинаға қатысты Пирей портында бұрыннан-ақ маяқ салған, ол негізінен отты шаммен жабдықталған кішкентай тас бағана болған. Грек ақыны Лесхес (б.з.д. 660 шамасында) Троададағы Сигейонда маяқ болғанын айтады. Бұл теңізшілерге бағыт көрсету үшін тұрақты түрде қолданылған алғашқы шам болды. Александрияның Фаросы туралы жазбаша сипаттамалар мен суреттер маяктар туралы мәлімет береді, бірақ мұнара гректер б.з.д. III ғасырында салғаннан кейін көп ғасырлар өткен соң жер сілкінісі кезінде құлап кетті. Испаниядағы А-Коруньядағы Геркулес мұнарасының римдік негізі бар, ал Англиядағы Довер маяғының қираған қалдықтары құрылысқа қатысты түсінік береді. Маяктар туралы басқа да дәлелдер монеталар мен мозаикалардағы бейнелерде сақталған, олардың көпшілігі Остиядағы маяқты көрсетеді. Александрия, Остия және Сириядағы Лаодикеядан алынған монеталар да бар. Деректер осы құрылымдардың сыртқы пішіні туралы мәлімет берсе де, құрылымдардың көрінбейтін жақтарына қатысты көптеген сұрақтар қалған. А-Корунья мен Довердегі қалдықтар әрбір маяқтың қалай жұмыс істегенін анықтауға көмектеседі, бірақ олардың шамдары қалай жарықтандырылғанын анықтау үшін кейбір болжамдар жасау қажет. Жергілікті қолданылатын отынға ағаш және, мүмкін, көмір кірген, олар түнді бойы отты жандырып тұру үшін қолданылған, ал Геркулес мұнарасының жоғарғы қабатына үлкен мұржа жетеді. Довердегі мысал кейіннен жақын шіркеу үшін қарапайым қоңырау мұнарасына айналдырылды. Маяктардың күзетшілері отын шығындарын азайту және дауыл кезінде жарықты тұрақты ұстау үшін жанғыш сұйықтықтар қосып, мүмкін, қолданған, бірақ сол кездің әдебиетінде ақпарат аз. Жарықты желден қорғау үшін шыны терезелер қолданылған, ал үлкен айналар жарық сәулесін мүмкіндігінше алысқа бағыттауға көмектескен болуы мүмкін. Маяктарға отын тасымалдау және жалынды күтіп ұстау үшін көп еңбек күші қажет болған. 1870 жылдары Хаттерас мүйісінде бір күзетші мен екі көмекші күшті май шамдарынан жасалған күрделі жарықтарды күтіп, өздерін жұмыспен қамтыды. Көркем бейнелер маяктардың көрінісін қайта құруға көмектессе де, көптеген қиындықтар тудырады. Римдік монеталардағы, жазулардағы, ою-өрнектердегі және мозаикалардағы маяктардың бейнелері құрылымдардың нақты көрінісін дұрыс көрсетпейді. Көптеген бейнелерде екі немесе үш қабаттан тұратын ғимараттар көрсетілген, олардың ені жоғары қарай тарылады. Монеталардың шектеулі көлемі монета жасаушыны суретті бетке сыйыру үшін өзгертуге мәжбүрлеген болуы мүмкін. Маяктардың бейнеленгенінің ұқсастығы нақты маяктардың дәл бейнесі емес, символдық мағынаға ие.

Еуропа

Еуропаның орта ғасырларында Римдегі көптеген маяктар пайдасыз қалды. Бірақ кейбіреулері жұмыс істеуін жалғастырды, мысалы, Испанияның А-Корунья қаласындағы қазір Геркулес мұнарасы деп аталатын Фарум Бригантиум, сондай-ақ Жерорта теңізіндегі Генуядағы Лантерна. Кеме жүзу технологиясы жақсарған сайын, маяктар Батыс және Солтүстік Еуропаға тарала бастады. Еуропадағы ең көне, әлі де жұмыс істеп тұрған маяктардың бірі – Ирландияның Уэксфорд графтығындағы Хук-Хедте орналасқан Хук маяғы. Ол орта ғасырларда берік, дөңгелек пішінде салынған. Бір ғасырдан кейін, орта ғасырдың соңында, Эдуард Қара ханзада Жиронда сағасының жанындағы Кордуанда 12 метрлік мұнара салды. Жүз жыл өткен соң, 1581 жылы Генрих III архитектор Луи де Фуадан жаңа маяк салуды өтінді. Маяк құрылысы жиырма жеті жылға созылды және 1611 жылы аяқталды. Кордуан маяғы француз теңіз күшінің қуатын және мәртебесін көрсететін нысан болды. Оның ішінде сәнді патшалық пәтерлер, әсем бағаналар мен қабырға суреттері болды. Оның жоғарғы қабаты 1780 және 1790 жылдар аралығында қайта салынды, биіктігі 49 метрден 60 метрге дейін артты, сондай-ақ Арган шамдары және Диппе сағатшысы жасаған сағат механизмімен айналатын алғашқы параболалық айналар орнатылды. Кейіннен, 1820 жылдардың басында, бұл мұнара революциялық Френель линзасын алғаш рет пайдаланды. Ұлыбританияда маяктар жеке меншікте болды және алымдарды жинау құқығы жергілікті билік немесе тәж тарапынан берілген рұқсаттармен анықталды. Бұл рұқсаттардың теріс пайдаланылуы шетелдік кемелердің Англияның оңтүстік жағалауына бас сауғалаудан қорқуына, соның салдарынан бірнеше кемелердің қаза тауып, 1802 жылы голланд сауда кемесі «Вриде» 380 адамның өмірін жоғалтуына әкелді. Ньюкасл мен Лондон арасындағы көмір тасымалдау маршрутындағы кемелердің саны артып келе жатқандықтан, Тринити Хаус 1609 жылы Лоустофт маяғын құрды, ол шамдармен жарықтандырылған екі ағаш мұнарадан тұрды. 18 ғасырдың соңына дейін маяктарды жарықтандыру үшін шам, көмір немесе ағаш оттары қолданылды, 1782 жылы айналмалы қосқан майлы Арган шамдарымен, 1777 жылы алғашқы «катодрлық» айналы рефлектормен және 1823 жылы Френельдің «диоптриялық» линза жүйесімен жақсартылды. 1732 жылы «Нор» кемесі әлемдегі алғашқы жүзбелі маяқ ретінде құрылды. 1836 жылғы Маяк заңының реформасынан кейін, Тринити Хаус соңғы жеке маяк иелерінен өкілеттіктерді алды және маяктарды жаңарту және жаңғырту жұмыстарын бастады. Дегенмен, иелері әлі де үлкен мөлшерде алымдар жинады, олардың ең ірісі Смаллс маяғы үшін болды, ол 1852 жылы 23 000 фунт стерлинг жинады. Тринити Хаус жалға алу құқығын қайта сатып алу үшін 1 миллион фунттан астам ақша жұмсауға мәжбүр болды, оның ішінде Скеррис маяғы үшін 444 000 фунт төледі.

Құрылыс

Қазіргі заманғы маяктар дәуірі 18-шы ғасырдың басында басталды, маяктар құрылысының өркендеуі трансатлантикалық сауданың қарқынымен бірге өрбуіне әкелді. Құрылыс инженерлігіндегі жетістіктер және жаңа, тиімді жарықтандыру құралдары іріктеу және күшті маяктарды, тіпті теңізге ашық орналасқандарын салуға мүмкіндік берді. Маяктардың міндеті кеме жүру қауіптерінен, мысалы, тастар мен рифтерден сақтандыру үшін көрінетін ескерту беруге қарай өзгерді.

Эддистон маяк үйі

Эддистон жартастары, Англияның Плимут шығанағының жанындағы кең жартас рифі және Англия арнасы арқылы жүзіп өтетін теңізшілер үшін кеме апаттарының негізгі қауіптерінің бірі, шамшырақ құрылысындағы көптеген техникалық және тұжырымдық жетістіктерге куә болды. Қауіпті жартастарға тұрақтап, әсіресе үстем толқындар кезінде, ескерту орнатуға тырысу алдында көп уақыт өтті. Алғашқы әрекет 12 темір тіректерімен жартасқа бекітілген сегізбұрышты ағаш құрылысы болды, және Генри Винстанли 1696 жылдан 1698 жылға дейін салған. Мұнара соңында аз ғана өмір сүрді, ал 1703 жылғы Ұлы дауыл оның барлық іздерін жойды. Бірінші шамшырақ қирағаннан кейін капитан Ловетт жартасты жалға алды және Парламент актісі бойынша тоннасына бір пенниден төлем алуға рұқсат алды. Ол Джон Рудьярдқа (немесе Рудьердке) кірпіш пен бетоннан жасалған ядросы бар конустық ағаш құрылымы ретінде жаңа шамшырақты жобалауды тапсырды. 1708 жылы алғашқы уақытша жарық шығарылды және жұмыс 1709 жылы аяқталды. Бұл 1755 жылға дейін сақталды, бұл одан да берік болды. Азаматтық инженер Джон Смитон 1756–59 жылдары шамшырақты қайта салды; оның мұнарасы шамшырақтардың дизайнындағы маңызды қадам болды және 1877 жылға дейін қолданыста болды. Ол гранит блоктарын пайдаланып, емен ағашының пішінін модельдеді. Ол су астында бекітілетін бетон түрі – «гидравликалық әк» пайдалануды және гранит блоктарын көгершіннің құйрығы және мәрмәр штифтерді қолдана отырып бекіту әдісін жасады. Көгершіннің құйрығының ерекшелігі құрылымдық тұрақтылықты жақсартуға көмектесті, бірақ Смитон мұнараның қалыңдығын жоғары қарай тарылтуға тура келді, ол үшін мұнараны жеңіл қисайтумен иіп жасады. Бұл профиль толқындардың энергиясының бір бөлігі қабырғаларға соққанда таралуына қосымша мүмкіндік берді. Құрылыс Миллбейдегі жерде басталды, онда Смитон порттың оңтүстік-батыс бұрышында тас түсіру және өңдеу үшін пирс және жұмыс алаңын салды. Масондық материалдарды тасымалдау үшін 3 фут 6 дюймдік ағаш рельстер төселді және төрт дөңгелекті платформалар пайдаланылды. Эддистон қайығы деп аталған он тонналық кеме осы жерде орналасқан және өңделген тастарды рифке тасымалдады. Шамшырақтың биіктігі 22 метр (72 фут) болды, негізіндегі диаметрі 8 метр (26 фут), ал жоғарғы жағында 5 метр (17 фут) болды.

Дамыту

Шотланд инженері Роберт Стивенсон 19 ғасырдың бірінші жартысында маяктардың дизайны мен құрылысын дамытуда маңызды рөл атқарды. 1797 жылы ол Шотландия мен Мэн аралының маяк өкілеттігі болып табылатын, жаңадан құрылған Солтүстік маяк кеңесіне инженер болып тағайындалды. Оның ең үлкен жетістігі – 1810 жылы Белл-Рок маяғын салу, ол сол дәуірдегі ең әсерлі инженерлік жетістіктердің бірі. Бұл құрылым Джон Смитонның бұрынғы Эддистон маяғының дизайнына негізделген, бірақ бірнеше жақсартылған ерекшеліктері бар, мысалы, қызыл және ақ түстерді ауыстырып, айналатын жарықтарды қосу. Стивенсон Солтүстік маяк басқармасында елу жылға жуық жұмыс істеді. Дегенмен, оның құрылысы кейін басталса да, Ланкаширдің Флитвуд қаласындағы Уайр маяғы алғаш рет (1840 жылы) жарық берді. Қазіргі АҚШ-тағы алғашқы маяқ – Бостон маяғы, ол 1716 жылы Бостон портында салынған. Теңізде жүзу қиын және қауіпті болған Делавэрден Солтүстік Каролинаға дейінгі батпақты жағалау бойында көп ұзамай маяктар салынды. Бұлар әдетте ағаштан жасалатын, себебі ол оңай қолжетімді болды. Өрт қаупіне байланысты, таспен қаланған мұнаралар көбірек салына бастады. Ең көне тұрғызылған тас мұнара – 1764 жылы Нью-Джерсиде салынған Сэнди-Хук маяғы. Шыршылы маяктар Чесапик шығанағында және АҚШ-тың Каролина жағалауында қолданылды. АҚШ-тағы алғашқы бұрандалы маяқ – Делавэр шығанағындағы Брэндивайн шолындағы маяқ. Олар Азамат соғысынан кейін, Маяк кеңесі ішкі аймақтағы маяктарды ауыстыру саясатын бекіткен кезде ерекше танымал болды. Мұндай күрделі құрылымдардың 100-ге жуығы Атлант мұхитының жағалауында, Делавэр және Чесапик шығанақтарынан Флорида кісі мен Мексика шығанағына дейін салынды. Ең танымал мұнаралардың бірі – Томас Пойнт Шоал маяғы, ол «дүниедегі қай жерде болмасын бұрандалы маяқтың ең жақсы үлгісі» деп аталады. Америкадағы тағы бір тарихи маяқ – Сан-Хуан-де-Улуа бекінісіндегі Веракрус маяғы (1790), ол американдық испан империясындағы алғашқы заманауи маяқ болды. 1851 жылдың 3 наурызында АҚШ Конгресі «Маяқ үйлері, жеңіл қайықтар, буялар және т.б. үшін қаржы бөлу туралы акт» қабылдады, бұл АҚШ-тағы барлық маяктар мен навигациялық құралдарды салуға және күтіп-ұстауға жауапты мемлекеттік агенттік ретінде Қазынашылық департаментінің маяк басқармасын алмастырып, Америка Құрама Штаттарының Маяк кеңесінің құрылуына әкелді. Соңғы кезде жаңа, жоғары қуатты LED технологиясы ескі айналмалы жүйелерді алмастыра бастады. Қазіргі заманғы маяқтарға қозғалмалы бөлшектердің қажеті жоқ, тек компьютермен басқарылатын электронды осциллятор қажет. Қарапайым тілмен айтқанда, мұны «Строб» жарығы деп атауға болады.

Жарықтандыруды жақсарту

Жарық көзі әдетте ағаш өртегіштер немесе жағылған көмір болған, бірақ бұл қымбатқа түскен, кейбір маяқтар жылына 400 тонна көмірді жұмсаған. Көбінесе үлкен топтамаларда, қисық айналармен қолданылатын шамдар немесе майлы лампалар пайдаланылды. Француздар 1783 және 1788 жылдар аралығында түрлі нәтижелермен бірқатар тәжірибелер жүргізді. Смитонның Эддистоун маяғы 1810 жылға дейін 24 шамды пайдаланған. 1782 жылы швейцариялық ғалым Эйме Арганд ойлап тапқан Арганд лампасы, тұрақты, түтінсіз жалынымен маяқтарды жарықтандыруда революция жасады. Арганд лампасының шамшырағына ұқсас шам добы бар, сондықтан ауа шам добының ортасынан және шам добының сыртынан өтіп, цилиндр тәрізді түтінге тартылмас бұрын өте алатын. Бұл жалынды тұрақтандырып, ауа ағынын жақсартты. Алғашқы үлгілерде тағайындалған шыны қолданылды, кейде ол шам добының айналасына боялды. Кейінгі үлгілерде жалын үстінде торий диоксидінің қабығы қолданылып, жарқын, тұрақты жарық жасалды. Арганд лампасы балық майын, рапс майын, зәйтүн майын немесе басқа өсімдік майын отын ретінде пайдаланды, ол отынды жағушыдан жоғары орналасқан резервуардан гравитациялық түрде берілетін. Бұл лампаны алғаш рет 1784 жылы Аргандпен серіктестікте Мэтью Болтон жасады және ол бір ғасырдан астам уақыт бойы маяқтар үшін стандартқа айналды. Джон Ричардсон Уигам маяқтарды газбен жарықтандыру жүйесін алғаш рет әзірледі. Ол 1865 жылы Дублин балласт тақтасынан грант алды және өзінің жаңа газды "крокус" күйдіргішін Хаутхедтегі Бейли маяғына орнатты, ол теңдес майлы шамдарға қарағанда 4 есе қуатты болды. 1868 жылы Бейли маяғына орнатылған жақсартылған "композиттік" дизайн сол кездегі ең жарқын жарықтан 13 есе күшті болды, деді ғалым Джон Тиндалл, Ұлыбританияның маяқтар басқармасының кеңесшісі, Тринити Хаус. 1870 жылы Уиклоу-Хедтегі жарық Вигхамның патенттелген аралық жарқырау механизмімен жабдықталды, ол газды сағат механизмі арқылы беру уақытын бақылады. Оңтүстік Форленд маяғы 1875 жылы электр жарығын сәтті қолданған алғашқы мұнара болды. Маяқтың көміртекті доғалы шамдары бумен жұмыс істейтін магнитомен қуаттандырылды.

Оптика

Арган лампасының тұрақты жарықтандыруының дамуымен, жарық интенсивтілігін арттыру және шоғырландыру үшін оптикалық линзаларды қолдану практикалық мүмкіндікке айналды. Уильям Хатчинсон 1763 жылы катоптрикалық жүйе деп аталатын алғашқы практикалық оптикалық жүйені жасады. Ол параболоидты бейнелеу үшін кішкентай жарық шағылыстыратын бөліктерді қорытқышқа бекітті, ол жуық параболоид пішіндес қалыпқа құйылған болатын. Бұл қарапайым жүйе шығарылған жарықты шоғырланған сәулеге айналдырып, жарықтың көрінуін күрт арттырды. Оның жүйесі Ливерпульдің жанында жаңадан салынған Лисоу маяғына орнатылды және кейін басқа жерлерде де қолданылды. Жарықты шоғырландыру мүмкіндігі алғашқы айналмалы маяк сәулелеріне әкелді, онда жарық теңізшілерге үзілісті жарқыраулар тізбегі ретінде көрінетін. Сондай-ақ, жарық жарқырауы арқылы күрделі сигналдарды беруге мүмкіндік туды. Линзаны жеңілдету және жұқарақтау үшін оны бөлек бөліктерден құрап, жақтауға орнату идеясы көбінесе Жорж Луи Леклерк, Буффон графына жатқызылады. Маркиз де Кондорсе (1743–1794) мұндай линзаны бір жіңішке шыныдан ұнтақтауды ұсынды. Дегенмен, француз физигі және инженеры Аугустин Жан Френель маяктарда қолдануға арналған көп бөліктен тұратын Френель линзасын жасағанмен танылды. Оның дизайны дәстүрлі линзалар үшін қажетті материалдың массасы мен көлемінсіз, үлкен апертурасы және қысқа фокустық қашықтығы бар линзаларды жасауға мүмкіндік берді. Френель линзасын салыстырмалы дәстүрлі линзаға қарағанда әлдеқайда жұқа жасауға болады, кейде ол жалпақ қабат түрінде болады. Френель линзасы жарық көзінен көбірек көлбеу жарықты ұстай алады, осылайша осы линзамен жабдықталған маяқтың жарығы алыстан көрінеді. Бірінші Френель линзасы 1823 жылы Франциядағы Жиронда сағасының аузында орналасқан Кордуан маяғында қолданылды; оның жарығы 32 км-ден астам қашықтықтан көрінетін. Шотланд физигі сэр Дэвид Брюстер британдық билікті өз маяктарында осы линзаларды пайдалануға көндіргені үшін танылды. Френельдің өнертабысы маяқ шамдарының жарықтығын 4 есе арттырды және оның жүйесі бүгінгі күнге дейін кеңінен қолданылуда.