Leuchtturm

Leuchtturm (hierzu Tafel »Leuchttürme I u. II«), turmartiger Bau als Träger eines Leuchtfeuers zur Küstenbeleuchtung für die Sicherheit der Schiffahrt, das nachts dem Schiffer als Merkmal und Wegweiser dient. Anfangs benutzte man zur Beleuchtung Holz-, später Kohlenfeuer, dann Talg- und Wachskerzen, fettes Öl, Drummondsches Kalklicht und Magnesium. Gegenwärtig benutzt man Petroleum, Gas und elektrisches Licht. Die ältern Lampen der Leuchttürme haben Argandbrenner und 1–6 konzentrische Dochte, von denen der äußere bis 72, selbst 112 mm Durchmesser hat. Um das nach allen Seiten ausstrahlende Licht zu sammeln, wendet man Spiegel (katoptrisches oder englisches System) oder Linsen (dioptrisches oder französisches System) an. Das Spiegelsystem benutzt parabolische Hohlspiegel, in deren Brennpunkt sich die Flamme befindet, deren Strahlen parallel zur Spiegelachse reflektiert werden. Man erhält bei wagerechter Stellung der letztern einen horizontalen Lichtzylinder, dessen Durchmesser dem des Scheinwerfers gleich ist, kann aber keinen vollständigen Lichtkreis für den ganzen Horizont herstellen. Zwischen den Achsen zweier Spiegel wird man nur schwach schimmerndes Licht erblicken.

Beim Linsensystem wird das von der Lampe ausgehende Licht durch Linsen gebrochen. Fresnel erfand die noch jetzt gebräuchlichen vielzonigen oder ringförmigen Linsen (Gürtel- oder Zonenlinsen), bei denen eine kleine Mittellinse von mehreren Ringen oder Zonen umgeben ist. Nach diesem Prinzip kann man beliebig große Linsen bauen, ohne zu einer übermäßigen Stärke im Glas gezwungen zu sein, und außerdem den Umfang der Linse viereckig machen, damit kein Licht verloren geht. Nach diesem Fresnelschen System sind der 63 m hohe L. von Cordouan an der Mündung der Gironde und der von New Skerryvore an der Westküste Schottlands gebaut. Fig. 4 auf Tafel »Leuchttürme I« zeigt diesen Apparat. Acht Zonenlinsen L L bilden einen Rahmen von 2 m Durchmesser, in dessen Mittelpunkt (also im Brennpunkt aller Linsen) die Lampe F brennt, die nach acht Seiten hin intensive Lichtstrahlen R horizontal aussendet. Durch ein Uhrwerk im Fuße des Apparats wird derselbe in 8 Minuten einmal herumgedreht, so daß in jeder Minute ein heller Lichtstrahl, allmählich an Intensität zunehmend und dann wieder verschwindend, dem Auge sichtbar wird. Über der Lampe ist ein kleiner Linsenapparat mit acht Linsen L'L' von 19,5 Zoll Brennweite angebracht. Diese neigen sich unter einem Winkel von 50° gegen die Flamme und werden von ebenen Spiegeln MM überragt, die so aufgestellt sind, daß sie die von L'L' empfangenen Lichtstrahlen in horizontaler Richtung R'R' reflektieren. Der Prismenkranz ZZ am untersten Teil des Apparats fängt die nach unten geworfenen Strahlen der Lampe auf und entsendet sie ebenfalls in horizontaler Richtung R´´ R´´. Ein festes Feuer, das den ganzen Horizont gleichmäßig beleuchtet, zeigt Fig. 3. T ist die Lampe, DEF ist ein linsenförmiger Gürtel nach Fresnelschem Prinzip, der ²/₅ der von der Lampe ausgehenden Strahlen vollständig beherrscht. Die übrigen ³/₅ werden von den obern und untern Linsenkörpern aufgefangen. Der obere Körper ABC besteht aus 13 prismatischen Zonen und ist so eingerichtet, daß die Lichtstrahlen den Apparat in horizontaler Richtung verlassen. Die untern sechs prismatischen Zonen A'B'C' sind nach demselben Prinzip eingerichtet. Der ganze Apparat hat 1,5 m Durchmesser und ist aus acht Stücken zusammengesetzt, die durch einen Messingrahmen miteinander verbunden sind. Die Stangen dieses Rahmens MN laufen in schräger Richtung von oben nach unten, damit sie keinem Punkte des Horizonts Licht entziehen. Bei diesem Apparat ist mithin jeder Verlust an Licht vermieden bis auf den Teil, den das Glas verschluckt, und man erhält einen Strahlenbüschel von 2,25 m Durchmesser an jedem Punkte des Horizonts. Steht der L. an der Küste, so wird der Linsenapparat nach der Landseite hin durch einen kugelförmigen Metallspiegel ersetzt, der das sonst verlorne Licht durch den Mittelpunkt der Flamme reflektiert und so die Stärke des Leuchtturms vermehrt. Statt des prismatischen Hilfsapparats wendet man neuerdings einen aus parabolischen Spiegelringen zusammengesetzten Apparat an, bei dem die Lampe der Brennpunkt aller der Parabeln ist, von denen die Krümmung der Spiegel einen Teil bildet. Der L. von Fire Island an der Einfahrt zum Hafen von New York besitzt ein elektrisches Licht von 240 Mill. Kerzen Leuchtkraft, das 24 englische Meilen (39 km) weit sichtbar ist. Das stärkste Leuchtfeuer auf dem Eckmühl-L. in Penmarch an der Küste der Bretagne hat 300 Mill. Kerzen Leuchtkraft.

Die moderne Leuchtfeuertechnik hat besonders das Ziel verfolgt, weit sichtbare und kurz aufleuchtende Blitzfeuer herzustellen, die am wenigsten mit den Lichtern von Schiffen oder von Häusern etc. an der Küste verwechselt werden können, daher das sicherste. Mittel bieten, nachts genau den Schiffsort in der Nähe einer Küste zu bestimmen. Besonders elektrisches Licht, das neuerdings auf vielen Leuchttürmen mit bestem Erfolg verwendet wird, eignet sich wenig zur Verwendung bei sogen. Festfeuern, d.h. solchen, die stets gleichmäßig hell ohne Unterbrechung leuchten. Denn aus großer Entfernung scheint ein elektrisches Feuer von schwankender Lichtstärke, macht daher leicht den Eindruck eines Funkelfeuers. Von der Schärfe der Kennung (Charakteristik) eines Leuchtfeuers hängt aber sein Nutzen für den Seefahrer ab, da Verwechselungen von Leuchtfeuern die gefährlichsten Strandungen herbeiführen. Um die Entwickelung der Blitzfeuer hat sich der Direktor des französischen Leuchtfeuerwesens, Bourdelles, sehr verdient gemacht, wie überhaupt seit Jahrzehnten die Küstenbeleuchtung in Frankreich vorbildlich für alle andern Länder ist. Bourdelles hat zuerst optische Leuchtfeuerapparate mit sehr großer Umdrehungsgeschwindigkeit hergestellt, derart, daß er sehr lichtstarke Blitze von ¹/₁₀ Sekunde Dauer erzielte. Um den schweren optischen Apparat leicht drehbar zu machen und den Drehzapfen zu entlasten, ist unter der Drehscheibe des Apparats ein ringförmiger Schwimmer (hohler Luftkasten) angebracht, der in einen mit Quecksilber gefüllten Trog eintaucht. Schwimmer und Trog sind aus Gußeisen und passen genau ineinander, zwischen den Wänden bleibt nur 5 mm Spielraum, so daß nur wenig Quecksilber zur Füllung des Troges nötig ist. Der optische Zwillingsapparat (Tafel II, Fig. 1) des Eckmühl-Leuchtfeuers hat auf gemeinschaftlicher Drehscheibe zwei vierfache Linsenapparate (»optique accouplée«), bei dem in jedem optischen Tambour vier Linsen im Achsenwinkel von 90° zueinander stehen. Die Fokaldistanz jedes dieser beiden Vierfächerapparate beträgt 30 cm, der Durchmesser der ganzen Leuchtturmlaterne 4 m. Der Trog enthält 105 kg Quecksilber. Das Uhrwerk gibt der Drehscheibe eine Umdrehung in 20 Sekunden, also erfolgt alle 5 Sekunden ein Blitz (von etwa ¹/₁₃ Sekunde Dauer). Bei 16 mm Kohlendurchmesser und bei Wechselstrom von 100 Ampere und 45 Volt hat das Feuer 3 Mill. Carcel-Kerzen Lichtstärke. Das Feuer hat 24 Seemeilen Sichtweite, seine Blitze sind aber noch auf mehr als 50 Seemeilen Abstand vom L. (dessen Feuer selbst dann unter dem Horizont verschwunden ist) zu erkennen. Tafel II, Fig. 3, zeigt ein von Julius Pintsch (Berlin) erbautes großes Leuchtfeuer mit zwei dioptrischen Scheinwerferlinsen von 2,2 m Durchmesser, das bei 40 km Sichtweite alle 5 Sekunden einen Blitz von 0,2 Sekunden Dauer zeigt; die Drehscheibe schwimmt auch auf Quecksilber. Als Lichtquelle dient Auersches Gasglühlicht, gespeist mit Pintschschem Preßgas (komprimiertem Ölgas aus Braunkohlenteeröl oder Petroleumrückständen, s. Leuchtgas, S. 467 f.). Die ganze Optik, einschließlich der Drehscheibe und des Quecksilbertrogs, ruht auf vier Säulen, unter denen das Drehwerk angeordnet ist. Je ein Ölbehälter für die Lampe ist auf jeder Seite der Linse angebracht. Eine ganz eigenartige Einrichtung hat Peck für das neue Drehfeuer von Helgoland mit bestem Erfolg verwendet; drei Schuckertsche elektrische Scheinwerfer mit Glasparabolspiegel und ganz ohne Fresnellinsen (Tafel II, Fig. 2, u. Textfig., S. 476) sind im Winkel von 120° zueinander auf gemeinsamer Drehscheibe befestigt, die wie die französischen Apparate auf Quecksilber schwimmt, zugleich aber eine Kugellagerung hat, die nur zur Innehaltung der wagerechten Lage der Drehscheibe dient. Die Kohlenstäbe der Scheinwerferlampen liegen wagerecht, der Krater der positiven Kohle muß stets genau im Brennpunkt des Parabolspiegels stehen. Man ist also dabei wieder auf das rein katoptrische System zurückgekommen, weil dieses nach verschiedenen Versuchen dem Fresnelschen Linsensystem gleichwertig, vielleicht sogar hinsichtlich des geringern Lichtverlustes überlegen ist. Auf einer obern Drehscheibe steht noch ein Aushilfsscheinwerfer, der in wenigen Sekunden in Betrieb gesetzt werden kann, wenn an den untern Scheinwerfern etwas nicht in Ordnung ist. Die Scheinwerfer haben 25 cm Brennweite und brennen mit 34 Ampere und 45 Volt Gleichstrom; Lichtstärke bis zu 42,7 Mill. Normalkerzen. Die Hauptdrehscheibe macht vier Umdrehungen in der Minute; das Feuer zeigt alle 5 Sekunden einen Blitz von etwa ¹/₁₀ Sekunde Dauer und ist bei 4 m Augenhöhe und Hochwasser 23 Seemeilen weit sichtbar, aber seine Blitze wurden schon in Büsum, in 64 km Abstand vom Feuer, beobachtet. Das Nachtbild des Feuers zeigt Tafel II, Fig. 4: Neuer Leuchtturm auf Helgoland mit Drehfeuer.

Aufriß der Optik (nach Peck) des neuen elektrischen Schnellblinkfeuers von Helgoland.

Um die Leuchtfeuer einer Küstenstrecke genau voneinander unterscheiden zu können, gibt man ihren Lichterscheinungen verschiedenartige Kennzeichnung durch Verdunkelungen, Änderungen der Lichtstärke oder Wechsel der Farbe (meist weiß, gelegentlich rot, seltener grün, sehr selten auch blau oder orangefarbig). In Frankreich und neuerdings auch in Deutschland ist die Küstenbeleuchtung nach bestimmten Grundsätzen geregelt. Für die wichtigsten Ansteuerungspunkte der Küste, wo Feuer größter Sichtweite nötig sind, wählt man nur noch weiße Blitz- oder Blinkfeuer, die aus längerer Dunkelheit nur kurz und sehr hell aufleuchten; dabei nennt man Blitz das Aufblinken von weniger als 2 Sekunden Dauer. Jedes Blitzfeuer kann in gewissen Zeitabschnitten (von 5–60 Sekunden) Einzelblitze oder Gruppen von 2,3 oder 4 Blitzen in rascher Folge zeigen. Für ein Leitfeuer, das durch Sektoren verschiedener Kennung (Leit- und Warnungssektoren) ein Fahrwasser zwischen Untiefen oder eine Hafeneinfahrt bezeichnet, wählt man weiße Festfeuer (von gleichbleibender Stärke) für die Leitsektoren; für die Warnungssektoren wählt man grüne und rote Festfeuer oder Blitzfeuer, und zwar grün oder ungerade Blitzzahl an Steuerbordseite (für einsteuernde Schiffe) des Fahrwassers und rot oder gerade Blitzzahl an der Backbordseite. Für Richtfeuer, d.h. Leuchtfeuer, die zu zweien oder dreien durch Deckpeilungen (meiner Linie) ein Fahrwasser oder eine Hafeneinfahrt bezeichnen, wählt man als Oberfeuer weiße Festfeuer, als Unterfeuer unterbrochene Feuer mit Einzelunterbrechungen (Verdunkelungen) oder Wechselfeuer mit Einzelwechseln (abwechselnd weißes und rotes Licht). Quermarkenfeuer meist mit farbigen Sektoren als Festfeuer dienen dazu, in engen Fahrwassern die Grenzen des nutzbaren Bereichs von Richt- und Leitfeuern zu bezeichnen. Außer den bisher genannten Leuchtfeuerkennungen kommen auch Festfeuer mit Blinken und Mischfeuer vor; zu letztern rechnen alle bisher nicht aufgeführten, aus verschiedenen vorübergehenden Lichterscheinungen und Farben gebildeten Kennungen, z. B. weiße Scheine abwechselnd mit roten, dazwischen Verdunkelungen; helle Blinke aus schwachem Licht abwechselnd mit weißen Scheinen. Mischfeuer werden neuerdings nur in seltenen Fällen eingerichtet, nur wenn die erforderliche Abwechselung zwischen nahe liegenden Feuern anders nicht erreicht werden kann.

Auf Feuerschiffen (s. d.) verwendet man meist einen Kranz von Petroleumlampen, die in einem festen Gestell rings um den Mast herum brennen und mit katadioptrischen Apparaten (Metallreflektoren und Fresnellinsen) versehen sind; neuerdings erhalten viele Feuerschiffe statt der Masten Fettgas-Leuchtbaken von Julius Pintsch, die stellenweise nach Art der Leuchttonnen (s. d.) ganz ohne Bedienungsmannschaft verankert (besonders in Frankreich üblich) und nur in bestimmten Zeitabständen nachgesehen und mit neuem Brennstoff versehen werden.

Leuchtfeuer werden schon von Homer erwähnt (»Odyssee« X, 28; »Ilias« XVIII, 207, u. XIX, 375). Zu den sieben Wunderwerken der Alten Welt gehörte der auf Befehl des Ptolemäos Soter errichtete L. auf der Insel Pharos bei Alexandria. Dieser angeblich mit einem Aufwand von 800 Talenten (= 4 Mill. Mk.) erbaute und 283 v. Chr. vollendete L., nach dessen Standort später alle Leuchttürme benannt wurden, kann 110 oder 70 m hoch gewesen sein und hat sich bis etwa 1330 n. Chr. erhalten. Viele Medaillen und Reliefs aus der römischen Kaiserzeit zeigen antike Leuchttürme; von allen ist nur der Herkulesturm in Corusia heute noch erhalten und als L. im Gebrauch. Der von Caligula erbaute L. in Boulogne, später tour d'ordre genannt, stürzte 1640 oder 1644 ein; Karl d. Gr. hat diesen Turm noch als Feuerturm benutzt. Der erste Cordouan-L. in der Girondemündung wurde vom Schwarzen Prinzen um 1365 erbaut; der jetzige Prachtbau dieses Turmes wurde 1584–1611 von den Architekten Louis de Foix und Fr. Boucher erbaut. Der älteste L. der Ostsee wurde um 1200 zu Falsterboe angezündet; der L. in Travemünde ist vielleicht ebenso alt. Auf Neuwerk an der Elbemündung hat Hamburg schon 1286 ein ständiges Leuchtfeuer eingerichtet. Seit mehr als 300 Jahren befinden sich Leuchttürme auf Wangeroog und auf Skagen. Der Turm von Eddystone, 1696 errichtet, bestand zuerst aus Holz und war mit Eisenstangen befestigt; ein Sturm verschlang 1703 das Gebäude; ein 1706–1708 errichteter Turm verbrannte 1755. Der dritte Turm wurde von Smeaton erbaut und hat mit seiner verjüngten Form als Modell für andre Leuchttürme gedient. Douglas erbaute 1882 auf der Klippe daneben einen größern und stärkern Turm, weil die Klippe des alten Turmes unterwaschen war. Ein deutscher L., der bei weit ins Meer vorgeschobener Lage auf weichem Meeresboden aufgebaut ist, ist der L. auf Rotersand, ungefähr in der Mitte zwischen Bremerhaven und Helgoland (Tafel I, Fig. 1 u. 2). Der L. ruht auf einem eisernen Caisson von 30 m Höhe, 11 m Breite und 14 m Länge, das 22 m unter Niedrigwasser versenkt und mit Beton und Mauerwerk ausgefüllt ist; er ist 10 m in den Sandboden eingelassen und durch eine Faschinenpackung und Steinschüttung gesichert. Der Turm hat 34,5 m Höhe über Niedrigwasser und ist in vier Stockwerke geteilt, über denen sich die kuppelförmige Laterne mit dem Leuchtapparat erhebt. Das Hauptfeuer zeigt nach See wie nach der Landseite nur über einen kleinen Sektor leuchtend den Schiffen den Weg zum Turm und von da in die Weser; neben jedem Sektor dieses Festfeuers liegt ein Blitzfeuer. Um die Nähe des Leuchtturms oder den Punkt der Richtungsänderung den Schiffen kenntlich zu machen, ist unter den festen Sektoren in dem Ausguckerkern noch je ein Feuer von nur 2,5 Seemeilen Sichtweite und im Treppenerker noch ein Festfeuer zur Beleuchtung des Raumes zwischen Helgoland und der Elbemündung. Vgl. Stevenson, Die Illumination der Leuchttürme (deutsch von Nehls, Hannov. 1877); Allard, Les Phares; histoire, construction, éclairage (Par. 1889); Veitmeyer, Leuchtfeuer und Leuchtapparate (Münch. 1900); Pintsch, Prachtkatalog der schwimmenden und festen Seezeichen (Berl. 1900); Krell, Das Schnellblinkfeuer auf Helgoland (»Elektrotechnische Zeitschrift«, 1903); »Grundsätze für Leuchtfeuer und Nebelsignale der deutschen Küsten« (Reichsmarineamt, Berl. 1904); Peck, Organisation, Entwickelung und Fortschritte des französischen Leuchtfeuerwesens (»Marine-Rundschau«, 1896 u. 1899); Adler, Der Pharos von Alexandria (Berl. 1901).