Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Quando brillano a intermittenza nella notte, esercitano un fascino antico e misterioso. Tuttavia la tecnologia dei fari non è così semplice come potrebbe sembrare: si è evoluta nel corso dei secoli partendo da un semplice falò per arrivare ai fari totalmente automatizzati, alimentati da energia solare. Anche se le lenti usate per indirizzare i fasci di luce dei fari sono ancora oggi quelle inventate nel 1820 da un geniale francese, Auguste Fresnel. Dal falò al carbone Fin dall’antichità i marinai hanno dovuto affrontare il problema di avvistare da lontano un porto o uno scoglio pericoloso: i primi segnali marittimi risalgono all’epoca dei fenici, tra il 1200 e il 300 a.C. I greci e i romani costruirono a loro volta numerosi fari, sia nel Mediterraneo sia in Atlantico. Il più famoso era un edificio alto 130 metri situato sull’isola di Faro, ad Alessandria d’Egitto: costruito da Sosrato di Cnido nel 299-288 a.C., a partire dal primo secolo d.C. ospitò sulla sua cima un grande fuoco visibile fino a 40 km di distanza. Anche i romani realizzarono molti fari, come quello di Ostia: si trattava di torri costruite vicino al mare su cui veniva tenuto acceso un grande falò. All’inizio dell’età moderna la necessità di fari più efficaci crebbe notevolmente. Due i problemi da risolvere: produrre una luce intensa e sicura e controllarla, cioè riuscire a concentrarla in una sola direzione e differenziare il bagliore del faro dalle altre luci della costa. I progressi iniziarono nel XII secolo, quando si usò il vetro per proteggere il fuoco dal vento e dalla pioggia. In quest’epoca i fari erano i campanili dei monasteri costruiti sulle coste: i grandi candelabri venivano utilizzati per ottenere la luce necessaria a lanciare un segnale. Le candele però erano molto costose e perciò il sistema non era estendibile dappertutto. Nel 1532 si cercò di raccogliere la luce per ottenere un bagliore più visibile usando specchi piatti di metallo posti dietro la sorgente luminosa. Ma anche questo tentativo non riuscì a prender piede. Stoppini E AMPOLLE Nel 1561 a Kullen, in Danimarca, si usò il carbone come combustibile. Quando la luce veniva riflessa dalle nuvole basse, un fuoco alimentato a carbone poteva essere visibile fino a 10-15 km. Ma il carbone non era facile da procurare. I primi riflettori per fari progettati scientificamente apparvero solo tra il 1763 e il 1777. Erano grandi strutture di emisferiche progettate dal responsabile del porto di Liverpool, William Hutchinson, e costruite partendo da una sagoma in legno da cui era stata ricavata in gesso la struttura cava del riflettore: sulla faccia interna infine erano state fissate tante piccole superfici riflettenti in stagno. Nello stesso periodo apparvero gli stoppini a sezione piatta e le ampolle di vetro con cui proteggere la fiamma delle lampade a olio, ottenendo una combustione più efficace e una fiamma più luminosa. Fino a questo momento infatti le lampade non avevano avuto grande diffusione nei fari perché producevano troppo fumo, nonostante l’olio fosse l’unico combustibile liquido disponibile. La svolta decisiva nella storia dei fari fu nel 1782, quando il fisico svizzero Aimé Argand costruì una lampada a olio rivoluzionaria. Lo stoppino aveva una sezione circolare ed era posizionato su un telaio cilindrico: in questo modo si creava una forte corrente d’aria che saliva dentro la fiamma e le permetteva di bruciare con pochissimo fumo, senza bisogno di sorveglianza continua. La lampada di Argand fu perfezionata dall’orologiaio Bertrand Carcel che nel 1800 progettò una lampada fornita di più stoppini concentrici. Carcel, inoltre, studiò una pompa azionata da un meccanismo a orologeria che spingeva olio sotto pressione negli stoppini, in modo che ce ne fosse sempre in abbondanza. Più tardi la pompa fu sostituita da una molla e l’alimentazione dello stoppino venne controllata attraverso una valvola. Le lampade ad olio divennero così efficaci che rimasero per anni la sorgente luminosa preferita e riuscivano a essere visibili fino a una trentina di chilometri. Le lenti Per aumentare la luminosità dei fari si tentò a questo punto di usare lenti che concentrassero la luce. All’inizio si usavano lenti verticali di grandi dimensioni, che presentarono subito un problema insolubile: tenerle pulite con la tecnologia dell’epoca era impossibile. La soluzione fu trovata dal francese Auguste Fresnel, segretario della Commissione francese per i fari, che nel 1820 progettò la lente che porta il suo nome ed è utilizzata ancora oggi. Si tratta di una lente di grandi dimensioni formata da più anelli concentrici di vetro, a sezione prismatica, posti attorno una piccola lente centrale. Rispetto alle lenti e agli specchi tradizionali il nuovo sistema permetteva, a parità di efficacia, di ridurre la quantità di vetro e quindi il peso. E consentiva di ottenere un raggio di luce quattro volte più intenso rispetto a una superficie riflettente tradizionale. Fresnel morì nel 1827, ad appena 39 anni, ma le sue invenzioni ormai permettevano ai naviganti di avvistare i fari a oltre 20 miglia nautiche (circa 36 km) di distanza. Le nuove lenti però erano molto pesanti (fino a cinque tonnellate) e l’attrito cui era sottoposto il sistema (che appoggiava su un insieme di piccole ruote) era eccessivo. La soluzione fu trovata dal francese Bourdelles che nel 1890 pose tutto il complesso su un galleggiante a forma di anello, alloggiato in un contenitore riempito di mercurio. L’attrito era così contenuto che nei sistemi più raffinati bastava la forza della corrente d’aria della lampada a far muovere l’apparecchiatura. Il dispositivo permetteva di aumentare la velocità di rotazione, creando una vera luce intermittente. A questo punto però diventava fondamentale distinguere i fari dalle luci della costa. Se un tempo la terra era buia, ora lo sviluppo delle città e dell’industrializzazione permetteva di tenere accese per tutta la notte molte luci, che si confondevano con quelle dei fari. Già nel Cinquecento si erano fatti dei tentativi con bracieri posti all’estremità di aste basculanti che venivano alternativamente alzate e abbassate, ma l’idea si dimostrò inadeguata. Verso la metà del Settecento lo svedese Jonas Norberg ebbe l’intuizione di usare una luce intermittente e costruì un nuovo tipo di faro dotato di un sistema di specchi ruotanti, azionati da un meccanismo a orologeria. Il primo sistema operativo dotato di riflettori ruotanti fu installato nella fortezza di Carlsten, a Marstrand. A quel punto occorreva rendere più economico ed agevole mantenere i fari in funzione. Bisognava trovare sorgenti di energia più economiche e costruire impianti automatici. Agli inizi dell’Ottocento si provò con il gas ricavato dal carbone (nel 1818 fu usato a Trieste), mentre nel 1871 il tedesco Julius Pintsch isolò un gas - che poi prese il suo nome - ottenuto per distillazione da oli vegetali e minerali. Questo gas poteva essere compresso fino a 1/10 del suo volume originario, garantendo così un’autonomia maggiore agli impianti isolati. Nel 1880 il faro polacco di Pillau fu il primo a funzionare senza custodi: una tubatura lunga 1 km portava il gas Pintsch da un serbatoio alla lanterna. Nel 1892 fu scoperto l’acetilene, un gas ottenuto dal carburo di calcio e dall’acqua, che permetteva di ottenere una luce più brillante. La sua capacità luminosa infatti è venti volte superiore a quella degli altri gas; inoltre, da un solo kg di carburo di calcio si possono ricavare, con l’aggiunta di acqua, ben 340 litri di acetilene. Il gas però è instabile e deve essere sciolto in acetone e conservato in serbatoi porosi per evitare esplosioni. Lo scienziato svedese Gustav Dalén sviluppò una serie di invenzioni per sfruttare l’acetilene e ridurre i consumi fino al 90%. Ma la sua invenzione più importante fu la valvola solare: sfruttando la proprietà di alcuni metalli di dilatarsi quando sono colpiti dalla luce, li usò come interruttori per spegnere la luce dei fari senza sorveglianti al sorgere del sole. Questa invenzione gli valse il Nobel nel 1912. Su suggerimento del fisico inglese Michael Faraday l’elettricità venne sperimentata con lampade ad arco voltaico, con filamento in carbone, nei fari britannici di Durgeness (1862) e di Holmes (1875). Si pensava che questa lampada, luminosissima, fosse la soluzione ideale, ma subito si constatò che era difficile da tenere in esercizio. Inoltre liberava polvere di carbone che sporcava lenti e vetri. L’arco voltaico era troppo piccolo per funzionare con i gruppi ottici più vecchi e quindi le nuove lampade dovevano essere dotate di sistemi ottici prismatici speciali. I costi di costruzione erano troppo elevati, anche perché i fari che adottavano questa soluzione dovevano disporre di squadre di addetti alla manutenzione e di propri generatori elettrici, a carbone o a vapore: in definitiva i bruciatori ad acetilene e vapore pressurizzato rimasero in uso fino a dopo la prima guerra mondiale. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la diffusione dell’elettricità come fonte di energia per i fari fu lenta a causa delle difficoltà di approvvigionamento, da un lato, e dall’esigenza di affidabilità, dall’altro. Le prime lampade avevano grosse ampolle di vetro che si potevano rompere facilmente, oscurando il faro. Furono allora studiate delle valvole particolari che in caso di spegnimento accidentale della lampada accendevano automaticamente una lampada secondaria ad acetilene. LAMPADE RIVOLUZIONARIE Nel 1947 fu introdotta la lampada ad arco allo xenio, che sembrava la soluzione ideale per la sua enorme potenza illuminante. Questa lampada aveva però dei lati deboli: innanzitutto un elevato voltaggio (10.000 volt), pericoloso e difficile da ottenere; in secondo luogo la presenza di gas ad alta pressione, che aumentava il rischio di esplosioni. Una soluzione innovativa arrivò verso la metà degli anni Cinquanta, quando furono introdotti i pannelli di lampade alogene, ciascuna dotata del proprio riflettore parabolico. Il sistema aveva il vantaggio di concentrare una grande potenza luminosa in un raggio sottile e facilmente gestibile: per avere più luce bastava accendere più lampade. Con queste innovazioni la tecnologia dei fari ha raggiunto la sua maturità: i progressi successivi si sono concentrati verso la continuità di funzionamento, soprattutto per fari e fanali posti in luoghi isolati e difficilmente raggiungibili. Grandi passi in avanti sono stati compiuti nell’autonomia delle batterie e con generatori di corrente, come i sistemi basati su generatori eolici che garantiscono una produzione di corrente svincolata da qualsiasi rifornimento, o addirittura le batterie nucleari. Ancora più innovativo è il sistema di alimentazione basato sulle celle solari e su pannelli di lampade alogene controllate da un computer che gestisce il movimento rotatorio ed anche l’accensione o lo spegnimento delle lampade in funzione della luminosità e delle condizioni meteo. Oggi i marinai hanno a disposizione anche i radiofari, che emettono impulsi radio ad oltre 200 miglia e - a differenza delle luci - non risentono di nebbie e foschie; e i racon (radar beacon, segnale radar), che si attivano al passaggio di navi dotate di radar. La rete satellitare del Gps (Global positioning system) permette inoltre di fare il punto nave con la precisione di pochi metri, se lo strumento funziona bene. Così, per romanticismo ma soprattutto a scanso di equivoci, le vedette delle navi continuano a scrutare l’orizzonte per avvistare la luce amica del faro. Martino Sacchi

MARTINO SACCHI