Leuchtturm
Ein Leuchtturm ist ein Turm, ein Gebäude oder ein anderes Bauwerk, das mit einem System von Lampen und Linsen Licht ausstrahlt und als Leuchtfeuer zur Navigationshilfe für Lotsen auf See oder auf Binnenwasserstraßen dient. ⓘ
Leuchttürme markieren gefährliche Küstenlinien, gefährliche Untiefen, Riffe, Felsen und sichere Hafeneinfahrten; sie helfen auch bei der Navigation aus der Luft. Einst weit verbreitet, ist die Zahl der in Betrieb befindlichen Leuchttürme aufgrund der Kosten für die Instandhaltung zurückgegangen und seit dem Aufkommen weitaus billigerer, ausgefeilterer und effektiverer elektronischer Navigationssysteme unwirtschaftlich geworden. ⓘ
Als Leuchtturm wird ein Turm bezeichnet, der eine Befeuerung trägt. Leuchttürme sind insbesondere nachts weithin sichtbare Schifffahrtszeichen (durch die abgegebenen Leuchtfeuer sowie als Peilmarke) und dienen der Ortsbestimmung, der Warnung vor Untiefen oder der Fahrwassermarkierung. ⓘ
Geschichte
Wie die Geschichte der Leuchttürme begann, ist nicht bekannt. Sicher ist, dass es im östlichen Mittelmeer bereits lange vor Christi Geburt regen Seehandel gab – und vermutlich auch Leuchtfeuer, um bei Dunkelheit den Heimathafen zu finden. ⓘ
Antike
Mindestens zwei antike Befeuerungsbauten sind überliefert, die beide um 300 v. Chr. entstanden: Der griechische Koloss von Rhodos und der ägyptische Pharos von Alexandria (errichtet zwischen 299 und 279 v. Chr., Höhe 115 bis 160 m). Allerdings ist unsicher, ob der Koloss von Rhodos wirklich als Leuchtfeuer diente. Er soll etwa acht Jahrzehnte gestanden haben, bis er 224 v. Chr. einstürzte. Der ägyptische Leuchtturm leuchtete dagegen über 1600 Jahre lang und stürzte erst im Jahr 1303 bei einem Erdbeben ein. Er ist Namensgeber des Begriffs Leuchtturm in den romanischen Sprachen und damit der Leuchtturmkunde, die heute als Pharologie bezeichnet wird. ⓘ
Von den Römern wurde der Herkulesturm im galicischen A Coruña (Spanien) errichtet. Er wurde im Jahr 110 n. Chr. von Gaius Sevius Lupus fertiggestellt, war ursprünglich 36 m hoch und maß 18 m × 18 m am Fuß. Im Jahr 1791 wurde er ausgebaut und erhielt eine klassizistische Umhüllung. Der noch heute genutzte Turm ist damit der älteste funktionsfähige Leuchtturm der Welt und gehört seit 2009 zum UNESCO-Weltkulturerbe. Ältere Türme aus Römischer Zeit wie der von Dover sind vielfach noch vorhanden, teils allerdings nur als Ruinen. ⓘ
Abseits der Hochkulturen suchte die Seefahrt zu Beginn nach einfacheren Wegen, den Seefahrern „heimzuleuchten“. Fackeln und kleine Strandfeuer wiesen den Fischern nachts ihren Weg. Mönche empfahlen deren Betrieb als gottgefällige Aufgabe. ⓘ
Bevor es klar definierte Häfen gab, orientierten sich die Seeleute an Feuern, die auf Bergkuppen errichtet wurden. Da eine Erhöhung des Feuers die Sicht verbessern würde, wurde das Feuer auf eine Plattform gestellt, was zur Entwicklung des Leuchtturms führte. Im Gegensatz zu vielen modernen Leuchttürmen diente der Leuchtturm in der Antike eher als Markierung für die Einfahrt in Häfen als als Warnsignal für Riffe und Felsvorsprünge. Das berühmteste Leuchtturmbauwerk der Antike war der Pharos von Alexandria, Ägypten, der nach einer Reihe von Erdbeben zwischen 956 n. Chr. und 1323 n. Chr. zusammenbrach. ⓘ
Der intakte Herkulesturm in A Coruña, Spanien, gibt Aufschluss über den Bau von Leuchttürmen in der Antike; weitere Hinweise auf Leuchttürme finden sich in Darstellungen auf Münzen und Mosaiken, von denen viele den Leuchtturm von Ostia darstellen. Es gibt auch Münzen aus Alexandria, Ostia und Laodicea in Syrien. ⓘ
Moderne Bauweise
Die moderne Ära der Leuchttürme begann an der Wende zum 18. Jahrhundert, als die Zahl der gebauten Leuchttürme aufgrund des viel stärkeren transatlantischen Handels erheblich zunahm. Fortschritte in der Bautechnik und neue und effiziente Beleuchtungsanlagen ermöglichten den Bau größerer und leistungsfähigerer Leuchttürme, auch auf dem Meer. Die Funktion der Leuchttürme verlagerte sich allmählich von der Anzeige von Häfen auf die sichtbare Warnung vor Gefahren für die Schifffahrt, z. B. vor Felsen oder Riffen. ⓘ
Die Eddystone Rocks waren für Seeleute, die den Ärmelkanal befuhren, eine große Gefahr für Schiffbrüche. Der erste dort errichtete Leuchtturm war eine achteckige Holzkonstruktion, die mit 12 im Felsen befestigten Eisenstützen verankert war. Er wurde von Henry Winstanley von 1696 bis 1698 gebaut. Sein Leuchtturm war der erste Turm der Welt, der vollständig dem offenen Meer ausgesetzt war. ⓘ
Der Bauingenieur John Smeaton baute den Leuchtturm von 1756 bis 1759 um; sein Turm stellte einen großen Fortschritt in der Konstruktion von Leuchttürmen dar und blieb bis 1877 in Betrieb. Er modellierte die Form seines Leuchtturms nach dem Vorbild einer Eiche und verwendete Granitblöcke. Er entdeckte und verwendete "hydraulischen Kalk", eine Form von Beton, die unter Wasser aushärtet und schon von den Römern verwendet wurde, und entwickelte eine Technik, bei der die Granitblöcke mit Schwalbenschwanzverbindungen und Marmordübeln zusammengefügt wurden. Die Schwalbenschwanzverbindung diente der Verbesserung der strukturellen Stabilität, obwohl Smeaton auch die Dicke des Turms nach oben hin verjüngen musste, wofür er den Turm mit einer leichten Neigung nach innen wölbte. Dieses Profil hatte den zusätzlichen Vorteil, dass ein Teil der Energie der Wellen beim Aufprall auf die Mauern abgeleitet werden konnte. Sein Leuchtturm war der Prototyp für den modernen Leuchtturm und beeinflusste alle nachfolgenden Ingenieure. ⓘ
Einer dieser Einflüsse war Robert Stevenson, der selbst eine bahnbrechende Figur in der Entwicklung des Leuchtturmdesigns und -baus war. Seine größte Errungenschaft war der Bau des Leuchtturms Bell Rock im Jahr 1810, eine der beeindruckendsten technischen Meisterleistungen der damaligen Zeit. Dieses Bauwerk basierte auf Smeatons Entwurf, wies jedoch einige Verbesserungen auf, wie z. B. den Einbau von rotierenden Lichtern, die abwechselnd rot und weiß leuchteten. Stevenson war fast fünfzig Jahre lang für das Northern Lighthouse Board tätig. In dieser Zeit entwarf und überwachte er den Bau und die spätere Verbesserung zahlreicher Leuchttürme. Er war innovativ bei der Wahl der Lichtquellen, der Montage, der Konstruktion der Reflektoren, der Verwendung von Fresnel-Linsen und bei den Dreh- und Verschlusssystemen, die den Leuchttürmen eine individuelle Signatur verliehen, so dass sie von den Seeleuten identifiziert werden konnten. Er erfand auch den beweglichen Ausleger und den Gleichgewichtskran, die für den Bau von Leuchttürmen unerlässlich sind. ⓘ
Alexander Mitchell entwarf den ersten Schraubpfahl-Leuchtturm - sein Leuchtturm wurde auf Pfählen gebaut, die in den sandigen oder schlammigen Meeresboden geschraubt wurden. Der Bau des von ihm entworfenen Leuchtturms begann 1838 an der Themsemündung und wurde unter dem Namen Maplin Sands Leuchtturm bekannt, der 1841 erstmals in Betrieb genommen wurde. Obwohl mit seinem Bau erst später begonnen wurde, war das Wyre Light in Fleetwood, Lancashire, der erste Leuchtturm, der (1840) eingeschaltet wurde. ⓘ
Verbesserungen der Beleuchtung
Bis 1782 waren die Beleuchtungsquellen im Allgemeinen Holzscheiterhaufen oder brennende Kohle. Die Argand-Lampe, die 1782 von dem Schweizer Wissenschaftler Aimé Argand erfunden wurde, revolutionierte die Leuchtturmbeleuchtung mit ihrer gleichmäßigen rauchlosen Flamme. Frühe Modelle verwendeten gemahlenes Glas, das manchmal um den Docht herum gefärbt war. Spätere Modelle verwendeten einen Mantel aus Thoriumdioxid, der über der Flamme hing und ein helles, gleichmäßiges Licht erzeugte. Die Argand-Lampe verwendete Walöl, Rapsöl, Olivenöl oder andere Pflanzenöle als Brennstoff, der durch Schwerkraft aus einem über dem Brenner angebrachten Behälter zugeführt wurde. Die Lampe wurde erstmals 1784 von Matthew Boulton in Zusammenarbeit mit Argand hergestellt und wurde über ein Jahrhundert lang zum Standard für Leuchttürme. ⓘ
South Foreland Lighthouse war der erste Turm, der 1875 erfolgreich ein elektrisches Licht einsetzte. Die Kohlebogenlampen des Leuchtturms wurden von einem dampfbetriebenen Magneten angetrieben. John Richardson Wigham war der erste, der ein System für die Gasbeleuchtung von Leuchttürmen entwickelte. Sein verbesserter Gas-"Krokus"-Brenner im Baily-Leuchtturm in der Nähe von Dublin war 13-mal stärker als das brillanteste damals bekannte Licht. ⓘ
Der Ölverdampfungsbrenner wurde 1901 von Arthur Kitson erfunden und von David Hood im Trinity House verbessert. Der Brennstoff wurde unter hohem Druck verdampft und verbrannt, um den Mantel zu erwärmen, was eine mehr als sechsmal höhere Leuchtkraft als bei herkömmlichen Öllampen ergab. Die Verwendung von Gas als Leuchtmittel wurde mit der Erfindung des Dalén-Lichts durch den schwedischen Ingenieur Gustaf Dalén allgemein verfügbar. Er benutzte Agamassan (Aga), ein Substrat, um das Gas zu absorbieren, so dass es sicher gelagert und somit verwendet werden konnte. Dalén erfand auch das "Sonnenventil", das das Licht automatisch regulierte und tagsüber abschaltete. Diese Technologie war die vorherrschende Lichtquelle in Leuchttürmen von 1900 bis in die 1960er Jahre, als sich die elektrische Beleuchtung durchgesetzt hatte. ⓘ
Ab 1858 wurden Kohlebogenlampen erprobt. Man entwickelte zwar eine automatische Nachstellung der Kohlestifte, hatte aber dennoch einen gewissen Wartungsaufwand sowie weiterhin verschmutzte Abluft. ⓘ
Ab den 1920er Jahren wurden Glühlampen eingesetzt. Bei Ausfall schwenkte eine Ersatzlampe in den Fokus. Heute verwendet man Halogen-Metalldampflampen und zunehmend LED-Leuchtmittel. ⓘ
Optische Systeme
Mit der Entwicklung der gleichmäßigen Beleuchtung durch die Argand-Lampe wurde die Anwendung optischer Linsen zur Erhöhung und Fokussierung der Lichtintensität praktisch möglich. William Hutchinson entwickelte 1763 das erste praktische optische System, ein so genanntes katoptrisches System. Dieses rudimentäre System bündelte das ausgestrahlte Licht zu einem konzentrierten Strahl, wodurch die Sichtbarkeit des Lichts erheblich verbessert wurde. Die Möglichkeit, das Licht zu bündeln, führte zu den ersten rotierenden Leuchtturmstrahlen, bei denen das Licht den Seeleuten als eine Reihe von intermittierenden Blitzen erschien. Es wurde auch möglich, komplexe Signale mit Hilfe der Lichtblitze zu übertragen. ⓘ
Der französische Physiker und Ingenieur Augustin-Jean Fresnel entwickelte die mehrteilige Fresnellinse für den Einsatz in Leuchttürmen. Seine Konstruktion ermöglichte den Bau von Linsen mit großer Öffnung und kurzer Brennweite, ohne die Masse und das Volumen des Materials, die für eine Linse herkömmlicher Bauart erforderlich wären. Eine Fresnel-Linse kann viel dünner gebaut werden als eine vergleichbare herkömmliche Linse, in manchen Fällen hat sie die Form eines flachen Blechs. Eine Fresnellinse kann auch mehr schräges Licht von einer Lichtquelle einfangen, so dass das Licht eines Leuchtturms, der mit einer Fresnellinse ausgestattet ist, über größere Entfernungen sichtbar sein kann. ⓘ
Die erste Fresnellinse wurde 1823 im Leuchtturm von Cordouan an der Mündung der Gironde eingesetzt; ihr Licht war aus einer Entfernung von mehr als 32 km sichtbar. Fresnels Erfindung steigerte die Leuchtkraft der Leuchtturmlampe um das Vierfache, und sein System ist immer noch in Gebrauch. ⓘ
Der regelmäßig blinkende Leuchtturm wurde von François Antoine Henri Descroizilles (1751–1825) erfunden. Ein Uhrmacher aus der nordfranzösischen Hafenstadt Dieppe fertigte den Mechanismus; der erste damit ausgestattete Leuchtturm ging im Mai 1787 am Bootsanlegesteg in Dieppe in Betrieb. ⓘ
Im 18. Jahrhundert begründete der Lampenmacher Thomas Smith in Edinburgh eine Familiendynastie von Leuchtturmbauern, die insbesondere in Schottland über vier Generationen hinweg mehr als ein Dutzend Leuchttürme errichtete. ⓘ
Moderne Leuchttürme
Mit der Einführung der Elektrifizierung und der automatischen Lampenwechsler wurden die Leuchtturmwärter allmählich überflüssig. Viele Jahre lang gab es noch Leuchtturmwärter, unter anderem, weil Leuchtturmwärter im Bedarfsfall als Rettungsdienst eingesetzt werden konnten. Verbesserungen in der maritimen Navigation und Sicherheit, wie z. B. Satellitennavigationssysteme wie GPS, führten dazu, dass nicht automatisierte Leuchttürme in der ganzen Welt nach und nach abgeschafft wurden. In Kanada wurde dieser Trend gestoppt, und es gibt noch 50 bemannte Leuchttürme, davon allein 27 an der Westküste. ⓘ
Die verbleibenden modernen Leuchttürme werden in der Regel durch ein einziges stationäres Blinklicht beleuchtet, das von solarbetriebenen Batterien gespeist wird, die auf einem Stahlskelettmast montiert sind. Wo der Strombedarf für die Solarenergie zu groß ist, wird ein zyklischer Betrieb mit einem Dieselgenerator eingesetzt: Um Kraftstoff zu sparen und die Wartungsintervalle zu verlängern, wird das Licht mit Batterien betrieben, während der Generator nur dann zum Einsatz kommt, wenn die Batterie geladen werden muss. ⓘ
Berühmte Leuchtturmbaumeister
John Smeaton ist für den Entwurf des dritten und berühmtesten Leuchtturms von Eddystone bekannt, aber es gibt auch einige Bauherren, die für den Bau mehrerer Leuchttürme berühmt sind. Die Familie Stevenson (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan und Charles) machte den Bau von Leuchttürmen in Schottland zu einem Beruf, der von drei Generationen ausgeübt wurde. Richard Henry Brunton entwarf und baute 26 japanische Leuchttürme im Japan der Meiji-Ära, die als Bruntons "Kinder" bekannt wurden. Der blinde Ire Alexander Mitchell erfand und baute eine Reihe von Schraubpfahl-Leuchttürmen. Der Engländer James Douglass wurde für seine Arbeit am vierten Eddystone-Leuchtturm zum Ritter geschlagen. ⓘ
Der Leutnant des United States Army Corps of Engineers, George Meade, baute zahlreiche Leuchttürme an der Atlantik- und Golfküste, bevor er als siegreicher General in der Schlacht von Gettysburg größere Bekanntheit erlangte. Oberst Orlando M. Poe, Ingenieur von General William Tecumseh Sherman bei der Belagerung von Atlanta, entwarf und baute einige der exotischsten Leuchttürme an den schwierigsten Stellen der Großen Seen der USA. ⓘ
Der französische Handelsmarineoffizier Marius Michel Pascha baute innerhalb von zwanzig Jahren nach dem Krimkrieg (1853-1856) fast hundert Leuchttürme an den Küsten des Osmanischen Reiches. ⓘ
Hansezeit
Vom 13. Jahrhundert an errichteten die Hansestädte der Ostseeküste Zufahrtsfeuer, oft als Kerzenlaternen auf vorgelagerten Inseln, zum Beispiel Lübeck (in Travemünde), Wismar, Rostock (in Warnemünde), Stralsund (auf Gellen), Greifswald und Danzig. Das bestehende Hafenzeichen in Travemünde wurde 1226 kaiserlich privilegiert. 1299 erhielt Hamburg die Nordseeinsel Neuwerk, um dort eine Feuerblüse zu errichten. Sie ist allerdings erst ab 1644 nachweisbar – zunächst war es der Hansestadt vor allem um die Sicherung der Elbzufahrt gegangen. Um 1625 folgte ein ständiges Leuchtfeuer auf Wangerooge; die Benutzung des alten Westturms bewährte sich aber nicht. ⓘ
Gegenwärtiger Nutzungswandel
Moderne digitale Navigationshilfen schmälern die heutige Bedeutung von Leuchttürmen, können aber visuelle Schifffahrtszeichen nicht vollständig ersetzen. Insbesondere beim Ausfall des GPS, der Elektronik oder der Stromversorgung stellen Leuchttürme eine unverzichtbare Absicherung dar, weshalb Leuchttürme auch zukünftig unterhalten werden müssen. ⓘ
Die ehemaligen Personalräume und die Aussichtsplattform sind dagegen für den Leuchtturmbetrieb nicht mehr notwendig. Sie werden heute für touristische Zwecke (z. B. als Aussichtsturm) oder für gastronomische Zwecke genutzt. Vereinzelt dienen Türme auch als Unterkunft oder können für Hochzeiten gemietet werden. ⓘ
Technik
In einem Leuchtturm wird die Lichtquelle als "Lampe" bezeichnet (elektrisch oder mit Öl betrieben), und das Licht wird bei Bedarf durch eine "Linse" oder "Optik" gebündelt. Die Energiequellen für Leuchttürme im 20. und 21. Jahrhundert sind unterschiedlich. ⓘ
Strom
Ursprünglich wurden die Leuchttürme mit offenem Feuer und später mit Kerzen beleuchtet. Ende des 18. Jahrhunderts wurden die Argand-Hohldochtlampe und der Parabolspiegel eingeführt. ⓘ
Auch Walöl wurde mit Dochten als Lichtquelle verwendet. In den 1870er Jahren wurde Kerosin populär, und um die Wende zum 20. Jahrhundert begannen Elektrizität und Karbid (Acetylengas) das Kerosin zu ersetzen. Karbid wurde durch das Dalén-Licht gefördert, das die Lampe bei Einbruch der Dunkelheit automatisch anzündete und bei Sonnenaufgang wieder löschte. ⓘ
Während des Kalten Krieges wurden viele abgelegene sowjetische Leuchttürme durch radioisotopische thermoelektrische Generatoren (RTGs) betrieben. Diese hatten den Vorteil, dass sie Tag und Nacht Strom lieferten und weder aufgetankt noch gewartet werden mussten. Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion gibt es jedoch keine offiziellen Aufzeichnungen über die Standorte oder den Zustand all dieser Leuchttürme. Mit der Zeit verschlechtert sich ihr Zustand; viele sind dem Vandalismus und Schrottdieben zum Opfer gefallen, die sich des gefährlichen radioaktiven Inhalts möglicherweise nicht bewusst sind. ⓘ
Energieeffiziente LED-Leuchten können mit Solarzellen betrieben werden und benötigen anstelle eines Dieselgenerators Batterien als Reserve. ⓘ
Lichtquelle
Viele Fresnellinsen wurden durch rotierende Aerobeacons ersetzt, die weniger Wartung erfordern. ⓘ
In modernen automatisierten Leuchttürmen wird das System der rotierenden Linsen oft durch ein hochintensives Licht ersetzt, das kurze, omnidirektionale Blitze aussendet und das Licht eher zeitlich als räumlich bündelt. Diese Lichter ähneln den Hindernisfeuern, die zur Warnung von Flugzeugen vor hohen Gebäuden eingesetzt werden. Spätere Innovationen waren "Vega Lights" und Experimente mit Leuchtdioden (LED). ⓘ
LED-Leuchten, die weniger Energie verbrauchen und einfacher zu warten sind, waren bis 2020 weit verbreitet. Im Vereinigten Königreich und in Irland wurde etwa ein Drittel der Leuchttürme von Glühlampen auf LED umgerüstet, und die Umrüstung wird mit etwa drei Leuchttürmen pro Jahr fortgesetzt. Die Lichtquellen sind so konzipiert, dass sie die Farbe und den Charakter des traditionellen Lichts so genau wie möglich nachbilden. Die Umstellung wird von den Menschen in der Region oft nicht bemerkt, aber manchmal führt eine vorgeschlagene Umstellung zu Forderungen, das traditionelle Licht zu erhalten, in einigen Fällen auch einen rotierenden Lichtstrahl. Ein typisches LED-System, das in das Gehäuse der traditionellen Fresnellinse aus dem 19. Jahrhundert passt, wurde von Trinity House und zwei anderen Leuchtturmbehörden entwickelt und kostet nach Angaben eines Anbieters je nach Konfiguration etwa 20 000 €. Es verfügt über große Rippen zur Wärmeableitung. Die Lebensdauer der LED-Lichtquelle beträgt 50.000 bis 100.000 Stunden, verglichen mit etwa 1.000 Stunden bei einer Glühfadenquelle. ⓘ
Laserlicht
Experimentelle Installationen von Laserlichtern, entweder mit hoher Leistung, um eine "Lichtlinie" am Himmel zu erzeugen, oder mit geringer Leistung, die auf Seeleute ausgerichtet sind, haben Probleme mit der erhöhten Komplexität bei der Installation und Wartung sowie dem hohen Energiebedarf aufgeworfen. Die erste praktische Installation im Jahr 1971 auf dem Leuchtturm Point Danger in Queensland wurde nach vier Jahren durch ein herkömmliches Licht ersetzt, da der Strahl zu schmal war, um gut gesehen zu werden. ⓘ
Eigenschaften des Lichts
Bei allen diesen Konstruktionen sieht der Beobachter kein kontinuierliches schwaches Licht, sondern in kurzen Zeitabständen ein helleres Licht. Diese Momente hellen Lichts sind so angeordnet, dass sie eine leuchtturmspezifische Lichtcharakteristik oder ein leuchtturmspezifisches Muster ergeben. Der Leuchtturm von Scheveningen zum Beispiel blitzt abwechselnd 2,5 und 7,5 Sekunden. Einige Leuchttürme haben Sektoren einer bestimmten Farbe (in der Regel durch farbige Scheiben in der Laterne gebildet), um sichere Wasserbereiche von gefährlichen Untiefen zu unterscheiden. Moderne Leuchttürme sind oft mit speziellen Reflektoren oder Racon-Transpondern ausgestattet, so dass auch die Radarsignatur des Lichts einzigartig ist. ⓘ
Linse
Vor den modernen Stroboskoplampen wurden Linsen verwendet, um das Licht einer kontinuierlichen Quelle zu bündeln. Vertikale Lichtstrahlen der Lampe werden in eine horizontale Ebene umgelenkt, und horizontal wird das Licht in eine oder mehrere Richtungen auf einmal fokussiert, wobei der Lichtstrahl umhergezogen wird. Dadurch ist das Licht nicht nur seitlich des Lichtstrahls zu sehen, sondern auch aus größerer Entfernung direkt sichtbar, und zwar mit einer identifizierenden Lichtcharakteristik. ⓘ
Diese Konzentration des Lichts wird durch eine rotierende Linsenanordnung erreicht. In den frühen Leuchttürmen war die Lichtquelle eine Petroleumlampe oder früher eine Argand-Lampe aus Tier- oder Pflanzenöl, und die Linsen drehten sich durch ein gewichtsbetriebenes Uhrwerk, das von den Leuchtturmwärtern aufgezogen wurde, manchmal bis zu alle zwei Stunden. Die Linsen schwammen manchmal in flüssigem Quecksilber, um die Reibung zu verringern. In moderneren Leuchttürmen wurden elektrische Lichter und Motorantriebe verwendet, die im Allgemeinen von Dieselgeneratoren angetrieben wurden. Diese lieferten auch den Strom für die Leuchtturmwärter. ⓘ
Um das Licht einer großen, ungerichteten Lichtquelle effizient zu bündeln, ist eine Linse mit sehr großem Durchmesser erforderlich. Bei Verwendung einer herkömmlichen Linse würde dies eine sehr dicke und schwere Linse erfordern. Die Fresnel-Linse (ausgesprochen /freɪˈnɛl/) bündelte 85 % des Lichts einer Lampe, während die damaligen Parabolreflektoren nur 20 % bündelten. Ihr Design ermöglichte den Bau von Linsen mit großen Abmessungen und kurzer Brennweite, ohne das Gewicht und die Menge des Materials herkömmlicher Linsendesigns. ⓘ
Fresnel-Linsen für Leuchttürme sind nach ihrer Brechkraft geordnet, wobei eine Linse erster Ordnung die größte, leistungsstärkste und teuerste und eine Linse sechster Ordnung die kleinste ist. Die Reihenfolge richtet sich nach der Brennweite der Linse. Eine Linse erster Ordnung hat die längste Brennweite, eine Linse sechster Ordnung ist die kürzeste. Küstenleuchttürme verwenden in der Regel Linsen erster, zweiter oder dritter Ordnung, während Hafenfeuer und Baken Linsen vierter, fünfter oder sechster Ordnung verwenden. ⓘ
Einige Leuchttürme, wie z. B. die von Cape Race, Neufundland, und Makapuu Point, Hawaii, verwendeten eine stärkere hyperstrahlende Fresnellinse, die von der Firma Chance Brothers hergestellt wurde. ⓘ
Als Leuchtfeueroptik werden seit etwa 1820 Fresnel-Linsen verwendet, die eine kompakte Bauform, ein relativ geringes Gewicht und einen hohen Öffnungswinkel haben. Mehrere Linsen sind vertikal aufgestellt und nebeneinander auf einem Kreis angeordnet. Der Kreis ist drehbar gelagert und die Bündel der Linsen erzeugen ein charakteristisches Blinkmuster. Auch Farbfilter sind zur zusätzlichen Codierung gebräuchlich. Aufgrund der Umdrehungszeit besitzt jeder Turm eine spezifische Wiederkehr und Kennung, die in Leuchtfeuerverzeichnissen und in Seekarten publiziert werden. Die Kennung wird gegebenenfalls durch Farbfilter geändert. Durch die Rotation der Linse erzeugt dies ein rhythmisches farbiges Blinken. ⓘ
Bauweise
Die Bauweise der Leuchttürme ist sehr vielfältig. In vorindustrieller Zeit waren Leuchttürme zumeist gemauert. In historischen Turmkonstruktionen befanden sich mitunter Wohn- und Arbeitsräume für das Bedienpersonal, die oft durch Nebengebäude ergänzt wurden. Da der Beruf des Leuchtfeuerwärters durch die Automatisierung nicht mehr ausgeübt wird, dienen die ehemaligen Arbeitsräume heute anderen Aufgaben. Mit Aufkommen des Metallbaus wurde es möglich, leichte windbeständige Konstruktionen aus Gusseisen, aus Schmiedestahl und schließlich aus gegossenem und gewalztem Stahl zu errichten. Dabei überwog zunächst Stahlfachwerk, später rohr- und mastartige Konstruktionen. Heutzutage sind viele derartige Bauwerke aus Stahlbeton, Bauten aus glasfaserverstärktem Kunststoff wie Kahler Sand an der Elbe blieben die Ausnahme. Lichtanlage und Optik sind bei größeren Bauten zumeist aufgesetzt, sie werden als Lampenhaus oder Laterne bezeichnet. Einige Leuchttürme verfügen über Nebelhörner oder Nebelglocken, um die Orientierung bei schlechter Sicht zu ermöglichen. ⓘ
„Schwarzer Leuchtturm“ Lemwerder, 1898, Stahlfachwerk mit verkleidetem Treppenaufgang
Leuchtfeuer Lemwerder, 1983, mit Stahlrohr als Turmschaft ⓘ
Bis in das späte 20. Jahrhundert waren in der Nord- und Ostsee dort, wo die Errichtung von Leuchttürmen auf festem Grund nicht möglich war, vielfach Feuerschiffe positioniert, mit Leuchtfeuern in bis zu 45 Metern Höhe. Heute werden von der Deutschen Wasser- und Schifffahrtsverwaltung nur noch zwei Feuerschiffspositionen unterhalten. Das berühmteste deutsche Feuerschiff war die Elbe 1. ⓘ
Bei engen Fahrrinnen werden Richtfeuer aus zwei synchronisierten Leuchtfeuern unterschiedlicher Höhe errichtet. ⓘ
Turmhöhe und Feuerhöhe
Als Feuerhöhe bezeichnet man den Abstand zwischen Wasserspiegel und Befeuerung. Aus Kostengründen ist es sinnvoll, den Leuchtturm auf einer küstennahen Anhöhe zu errichten, weil so die Turmhöhe bei gleicher Feuerhöhe niedriger ausfallen kann. In Extremfällen kann es jedoch sinnvoller sein, einen Leuchtturm an einer tiefer gelegenen Stelle zu errichten, wenn er dadurch in klareren Luftschichten steht. So wurde der alte, 238 m hoch gelegene Leuchtturm am Cape Point in Südafrika 1911 durch den niedriger gelegenen neuen Leuchtturm ersetzt, da der alte Turm sich zu oft im Hochnebel befand und sein Licht somit nicht so weit sichtbar war wie ursprünglich angenommen. Der Leuchtturm von Dschidda in Saudi-Arabien hat eine Turmhöhe von 133 Metern. Die höchste deutsche Befeuerung steht 114 m über der Ostsee auf dem Hotel „Maritim“ in Lübeck-Travemünde. Mit 65 Metern Höhe ist der dreibeinige Stahlfachwerkturm Leuchtturm Campen an der Emsmündung Deutschlands höchster Leuchtturm. Im Rahmen der Elbvertiefung wurde 2021 an der Unterelbe eine neue Richtfeuerlinie mit einer Turmhöhe von 32 Metern errichtet. Einer der kleinsten Leuchttürme dürfte das ehemalige Leuchtfeuer Bunthaus (1914–1977) auf der Bunthäuser Spitze (Unterelbe bei Hamburg) mit 6,95 Metern Turmhöhe sein. ⓘ
Reichweite
Die Reichweite der meisten Leuchtfeuer liegt – je nach Bauart und Umständen – zwischen 5 und 20 Seemeilen. Sie hängt von verschiedenen Faktoren ab: Die geometrische oder geografische Sichtweite ist von der Erdkrümmung begrenzt und wird von den Höhenpositionen des Betrachters und des Leuchtfeuers sowie von geografischen Sichthindernissen beeinflusst. Hinzu kommen Lichtstärke und Farbe der Lichtquelle sowie die Qualität der Optik. Außerdem begrenzen das Wetter und die daraus resultierenden Sichtbedingungen die Reichweite. Den Wettereinfluss berücksichtigt man durch eine sogenannte Sichtweitenskala. Bei ungünstigen Wetterbedingungen ist die Lichtstärke durch Niederschläge, Schneefall oder Nebel vermindert. Letztlich stellt die Reichweite einen Kompromiss zwischen dem technisch Möglichen und dem Aufwand für Errichtung, Stromversorgung und Wartungskosten dar. ⓘ
Wegen der Erdkrümmung nimmt die theoretische Reichweite mit der Wurzel der Turmhöhe und der Wurzel der Augeshöhe des Navigators zu. Wenn ein Leuchtfeuer gerade am nautischen Horizont („in der Kimm“) auftaucht oder verschwindet, kann seine Entfernung einfach berechnet und damit der Standort des Schiffes bestimmt werden. Die Formel kann mittels des Satzes von Pythagoras hergeleitet werden. Sind die Höhen von Leuchtfeuer und Navigator im Verhältnis zum Erdradius gering, lautet sie in vereinfachter Näherung:
Gebäude
Bestandteile
Obwohl sich Leuchtturmgebäude je nach Standort und Zweck unterscheiden, haben sie in der Regel gemeinsame Komponenten. ⓘ
Eine Leuchtturmstation besteht aus dem Leuchtturm und allen Nebengebäuden wie dem Wohnhaus des Leuchtturmwärters, dem Brennstoffhaus, dem Bootshaus und dem Gebäude für die Nebelsignalisierung. Der Leuchtturm selbst besteht aus einer Turmstruktur, die den Laternenraum trägt, in dem das Licht betrieben wird. ⓘ
Der Laternenraum ist das verglaste Gehäuse an der Spitze des Leuchtturms, das die Lampe und die Linse enthält. Die Glasscheiben werden von senkrecht oder diagonal verlaufenden Metallsprossen gehalten. Oben im Laternenraum befindet sich ein sturmsicherer Ventilator, der den Rauch der Lampen und die Hitze, die sich im Glasgehäuse bildet, ableitet. Eine Blitzableiter- und Erdungsanlage, die mit dem Metalldach der Kuppel verbunden ist, sorgt für eine sichere Ableitung von Blitzeinschlägen. ⓘ
Unmittelbar unter dem Laternenraum befindet sich in der Regel ein Wachraum, in dem Brennstoff und andere Vorräte gelagert wurden und in dem der Wärter die Laternen für die Nacht vorbereitete und oft auch Wache hielt. Auch das Uhrwerk (zum Drehen der Linsen) befand sich dort. Auf einem Leuchtturm befindet sich außerhalb des Wachraums (Hauptgalerie) oder des Laternenraums (Laternengalerie) häufig eine offene Plattform, die Galerie. Sie diente vor allem zur Reinigung der Außenseite der Fenster des Laternenraums. ⓘ
Nahe beieinander liegende Leuchttürme, die sich in ihrer Form ähneln, werden oft mit einem einzigartigen Muster bemalt, damit sie bei Tageslicht leicht zu erkennen sind, eine Kennzeichnung, die als Tagesmarke bezeichnet wird. Das schwarz-weiße Spiralmuster des Cape Hatteras Lighthouse ist ein Beispiel dafür. Das Race Rocks Light im Westen Kanadas ist mit horizontalen schwarzen und weißen Streifen bemalt, die sich vom Horizont abheben. ⓘ
Gestaltung
Um effektiv zu sein, muss die Leuchte hoch genug sein, um gesehen zu werden, bevor die Gefahr von einem Seemann erreicht wird. Die Mindesthöhe wird mit einer trigonometrischen Formel berechnet wobei H die Höhe über dem Wasser in Fuß und d die Entfernung zum Horizont in Seemeilen ist. ⓘ
Wenn gefährliche Untiefen weit von einem flachen Sandstrand entfernt sind, wird der prototypische hohe gemauerte Küstenleuchtturm gebaut, um dem Seefahrer bei der Anlandung nach einer Ozeanüberquerung zu helfen. Oft sind sie zylindrisch, um die Auswirkungen des Windes auf ein hohes Bauwerk wie das Cape May Light zu verringern. Kleinere Versionen dieser Bauart werden häufig als Hafenfeuer verwendet, um die Einfahrt in einen Hafen zu markieren, wie das New London Harbor Light. ⓘ
Wenn eine hohe Klippe vorhanden ist, kann ein kleineres Bauwerk auf der Spitze platziert werden, wie beim Horton Point Light. Manchmal kann ein solcher Standort zu hoch sein, z. B. an der Westküste der Vereinigten Staaten, wo häufige tiefhängende Wolken das Licht verdunkeln können. In diesen Fällen werden die Leuchttürme unterhalb der Klippe platziert, um sicherzustellen, dass sie auch bei Nebel oder tief hängenden Wolken an der Wasseroberfläche zu sehen sind, wie beim Point Reyes Lighthouse. Ein weiteres Beispiel findet sich in San Diego, Kalifornien: Der alte Leuchtturm von Point Loma war zu hoch gelegen und wurde häufig durch Nebel verdeckt, so dass er 1891 durch einen niedrigeren Leuchtturm, den neuen Leuchtturm von Point Loma, ersetzt wurde. ⓘ
Im Zuge des technischen Fortschritts wurden für die im 20. Jahrhundert errichteten Leuchttürme in der Regel vorgefertigte Skelettkonstruktionen aus Eisen oder Stahl verwendet. Diese haben oft einen schmalen zylindrischen Kern, der von einem offenen Gitterwerk umgeben ist, wie beim Finns Point Range Light. ⓘ
Manchmal muss ein Leuchtturm auch im Wasser selbst gebaut werden. Wellengepeitschte Leuchttürme sind gemauerte Strukturen, die so konstruiert sind, dass sie dem Aufprall des Wassers standhalten, wie das Eddystone Lighthouse in Großbritannien und das St. George Reef Light in Kalifornien. In flacheren Buchten werden die Eisenstrukturen von Schraubpfahl-Leuchttürmen in den Meeresboden geschraubt und eine niedrige Holzstruktur über dem offenen Gerüst angebracht, wie z. B. beim Thomas Point Shoal Lighthouse. Da Schraubpfähle durch Eis beschädigt werden können, werden in kalten Klimazonen Leuchttürme aus Stahlsäulen wie das Orient Point Light verwendet. Das Orient Long Beach Bar Light (Bug Light) ist eine Mischung aus Schraubpfahl- und Caisson-Leuchtturm, der wegen der Gefahr von Eisschäden zu einem Caisson-Leuchtturm umgebaut wurde. Skelettartige Eisentürme mit Schraubpfahlfundamenten wurden auf dem Florida-Riff entlang der Florida Keys errichtet, beginnend mit dem Carysfort Reef Light im Jahr 1852. ⓘ
In Gewässern, die für ein konventionelles Bauwerk zu tief waren, konnte anstelle eines Leuchtturms auch ein Feuerschiff eingesetzt werden, wie z. B. das ehemalige Feuerschiff Columbia. Die meisten dieser Leuchttürme wurden inzwischen durch fest installierte Leuchtplattformen ersetzt (z. B. Ambrose Light), wie sie auch bei der Offshore-Ölförderung eingesetzt werden. ⓘ
Leuchtfeuer
Durch die Ausrichtung zweier fester Punkte an Land erhält der Nautiker eine Positionslinie, die in Nordamerika als Range und in Großbritannien als Transit bezeichnet wird. Entfernungsangaben können verwendet werden, um ein Schiff in einer engen Fahrrinne, z. B. in einem Fluss, genau auszurichten. Wenn die Orientierungspunkte eines Bereichs mit einer Reihe von festen Leuchttürmen beleuchtet werden, ist die Navigation bei Nacht möglich. ⓘ
Solche Leuchtturmpaare werden in Nordamerika als Range Lights und im Vereinigten Königreich als Leading Lights bezeichnet. Das näher gelegene Licht wird als Leuchtfeuer oder Unterfeuer bezeichnet, das weiter entfernte Licht als Oberfeuer. Das Oberfeuer ist fast immer höher als das Unterfeuer. ⓘ
Befindet sich ein Schiff auf dem richtigen Kurs, stehen die beiden Lichter senkrecht zueinander. Ist der Beobachter jedoch nicht auf dem richtigen Kurs, zeigt der Unterschied in der Ausrichtung die Fahrtrichtung an, in der der Kurs korrigiert werden muss. ⓘ
Standort
Es gibt zwei Arten von Leuchttürmen: solche, die sich an Land befinden, und solche, die vor der Küste stehen. ⓘ
Offshore-Leuchttürme sind Leuchttürme, die sich nicht in der Nähe des Landes befinden. Für den Bau dieser Leuchttürme kann es eine Reihe von Gründen geben. Es kann sich um eine Untiefe, ein Riff oder eine Unterwasserinsel handeln, die mehrere Meilen vom Land entfernt ist. ⓘ
Der heutige Leuchtturm von Cordouan wurde 1611 7 km von der Küste entfernt auf einer kleinen Insel fertiggestellt, wurde aber auf einem früheren Leuchtturm errichtet, der bis in die 880er Jahre zurückverfolgt werden kann und der älteste erhaltene Leuchtturm Frankreichs ist. Er ist über einen Damm mit dem Festland verbunden. Der älteste erhaltene Offshore-Leuchtturm ist der Bell Rock Lighthouse in der Nordsee vor der Küste Schottlands. ⓘ
Wartung
Asien und Ozeanien
In Australien werden die Leuchttürme von der Australian Maritime Safety Authority gewartet. ⓘ
In Indien werden Leuchttürme von der Generaldirektion für Leuchttürme und Feuerschiffe, einem Amt des Ministeriums für Häfen, Schifffahrt und Wasserstraßen, gewartet. ⓘ
Europa
Die Sowjetunion baute eine Reihe von automatischen Leuchttürmen, die durch thermoelektrische Radioisotopengeneratoren an abgelegenen Orten betrieben wurden. Sie arbeiteten lange Zeit ohne externe Unterstützung und waren sehr zuverlässig. Zahlreiche Anlagen verfielen jedoch, wurden gestohlen oder vandalisiert. Einige sind aufgrund mangelhafter Aufzeichnungen unauffindbar. ⓘ
Sowohl im Vereinigten Königreich als auch in der Republik Irland gibt es drei Einrichtungen: Die Leuchttürme an den Küsten von England und Wales werden vom Trinity House betreut, die in Schottland und auf der Isle of Man vom Northern Lighthouse Board und die in Irland von den Commissioners of Irish Lights. ⓘ
Nord-Amerika
In Kanada werden die Leuchttürme von der kanadischen Küstenwache verwaltet. ⓘ
In den Vereinigten Staaten werden die Leuchttürme von der Küstenwache der Vereinigten Staaten unterhalten. ⓘ
Erhaltung
Da Leuchttürme für die Schifffahrt an Bedeutung verloren haben, wurden viele ihrer historischen Strukturen abgerissen oder vernachlässigt. In den Vereinigten Staaten sieht der National Historic Lighthouse Preservation Act aus dem Jahr 2000 die Übertragung von Leuchtturmstrukturen an lokale Regierungen und private gemeinnützige Gruppen vor, während die USCG weiterhin für die Wartung der Lampen und Linsen zuständig ist. In Kanada erreichte die Nova Scotia Lighthouse Preservation Society, dass Sambro Island Lighthouse unter Denkmalschutz gestellt wurde, und setzte sich für den Heritage Lighthouse Protection Act ein, um die kanadischen Bundesgesetze zum Schutz von Leuchttürmen zu ändern. ⓘ
Viele Gruppen wurden gegründet, um Leuchttürme auf der ganzen Welt zu restaurieren und zu retten, darunter die World Lighthouse Society und die United States Lighthouse Society sowie die Amateur Radio Lighthouse Society, die Funkamateure aussendet, um den Erhalt abgelegener Leuchttürme auf der ganzen Welt bekannt zu machen. ⓘ
Zweck
Aussenden eines Lichtsignals
Leuchttürme im engeren Sinn dienen zur dauerhaften Markierung eines Orts und senden, um identifizierbar zu sein, ein individuelles Lichtsignal aus, das von einem entfernten Punkt aus betrachtet aus einer rhythmischen Abfolge von Lichtblitzen besteht. Realisiert etwa durch mehrere Sammellinsen, die als Ring um eine sehr kleine Lichtquelle rotieren. In etwa von Nebel getrübter Luft ist daher das Vorbeiwischen eines durchstrahlten Sektors zu beobachten. Um weit zu reichen, wird das Licht nicht nur zu einem schmalen Sektor (= sichtbar als kurzer Blitz) gebündelt, sondern auch nahe um die Horizontalebene, wegen der Erdkrümmung eventuell um einen sehr stumpfen Kegel. Das Signal kann so gesteuert, abgeblendet und/oder gefärbt werden, dass es abhängig von der Richtung (Horizontalwinkel) unterschiedlich wahrgenommen wird und damit eine Zusatzinformation bietet. ⓘ
Sonderfall: Leuchttürme zu Beleuchtungszwecken
In Ausnahmefällen können Leuchttürme auch zu Beleuchtungszwecken eingesetzt werden. Dabei werden Lichtquellen so hoch positioniert, dass ihr Licht auch in einiger Entfernung den Boden noch in ausreichend großem Winkel trifft, um menschliche Arbeit und Fortbewegung zu erleichtern. So dienten zum Beispiel die zwei Feuertürme von Schloss Luberegg am Donauufer in Emmersdorf (Niederösterreich), um 1780–1811 zur Beleuchtung des Ufers, damit per Holzschwemme ankommendes Holz auch nachts auf Flusskähne verladen werden konnte. Die etwa 120 m entfernt voneinander stehenden Türme ermöglichten die schattenarme Beleuchtung des zwischen ihnen liegenden Geländes. ⓘ
Verbreitung
Leuchttürme sind auf allen Kontinenten einschließlich der Antarktis vorhanden und stehen vor allem an Meeresküsten. Einige Leuchttürme befinden sich zudem
- an Ufern und Mündungen größerer Flüsse (z. B. Sankt-Lorenz-Strom, Elbe, Weser)
- an den Ufern einiger großer Binnenseen (z. B. Bodensee, Titicacasee). ⓘ
Der höchstgelegene Leuchtturm der Welt ist Faro de Puno in Peru (3810 Meter Höhenlage + 9 Meter Bauwerkshöhe). Der einzige Leuchtturm Bayerns ist der Neue Leuchtturm in Lindau (zuvor der Mangturm einige Meter entfernt). ⓘ