灯塔科普！通过原理，了解西方灯塔的宏伟与美丽。

温州江心屿

1387年，大明帝国在福建惠安修建崇武所城，与此同时，百姓自发在东南城角修建灯塔，连同城基，塔高33米，夜晚点燃数千蜡烛（存疑，待考），为进出崇武港的船舶指明方向。这是中国第一座带有明确意图的灯塔，几经修缮，依然有棱有角。

惠安崇武古城

1531年，利沃尼亚骑士团统治下的爱沙尼亚，在希乌马岛修建了蔻普灯塔（Kõpu Lighthouse），塔高36米，这是波罗的海沿岸最高的建筑物，也是世界上现存最古老的灯塔之一。

建筑风格特别的蔻普灯塔

1611年，法国在吉伦特河口修建了灯塔之家（Phare de Cordouan），塔高68米，内部充满精美雕刻、优雅门廊，无与伦比，既是文艺复兴时期的杰作，也代表了古代灯塔的最高成就。

精美绝伦的Phare de Cordouan

种种表明，无论是古希腊还是古罗马，也无论是阿拉伯帝国还是唐宋元明清，早期的灯塔，仅仅是建在大陆海岸，作为地标使用，夜晚则燃烧木材或点燃蜡烛，让人远远可见，离现代意义的灯塔还差得远。

各国的海岸构造千差万别，或是山头阻隔，或是暗礁密布，仅仅看到灯光，并不一定就能安全回家；另外，随着大航海时代的来临，也迫切需要投射更远的照明技术。

种种表明，无论是古希腊还是古罗马，也无论是阿拉伯帝国还是唐宋元明清，早期的灯塔，仅仅是建在大陆海岸，作为地标使用，夜晚则燃烧木材或点燃蜡烛，让人远远可见，离现代意义的灯塔还差得远。

各国的海岸构造千差万别，或是山头阻隔，或是暗礁密布，仅仅看到灯光，并不一定就能安全回家；另外，随着大航海时代的来临，也迫切需要投射更远的照明技术。

1759年，英国约翰·史密斯主持修建第三座涡石灯塔（Eddystone Lighthouse），相较之前的建造方法，他开创性的利用花岗岩+混泥土作为材料，使得涡石灯塔更能抵抗巨浪；1810年，灯塔使用24个阿尔冈灯和抛物面镜替代吊灯和蜡烛，改进照明。涡石灯塔不但改变了传统的结构工程，还专门为标识暗礁而建在远海，为现代灯塔作出不可磨灭的贡献。

涡石灯塔，又叫艾迪斯顿灯塔

1782年，瑞士艾米·阿尔冈（Aimé Argand ）发明阿尔冈灯——使用中空的玻璃管罩住中空的灯芯，从而让灯芯获得更充足的氧气，燃烧也就更旺，同时解决火光飘忽不定与大量烟灰的问题；与此同时，凸透镜、抛物面镜也被进一步研究。两相结合，光源更亮更稳定，这是灯塔史上一个质的飞跃。

阿尔冈灯示意图

1819年，法国奥古斯丁·菲涅耳（Augustin Fresnel）发明菲涅耳透镜，俗称牛眼透镜，进一步增强灯光的投射距离，并大幅度减轻重量、降低成本，对灯塔的发展影响深远。4年后，首先安装在法国的灯塔之家。

菲涅耳透镜示意图

20世纪初，瑞典古斯塔夫·达伦（Gustaf Dalén）发明三项对现代灯塔更为重要的发明：

有了这三项发明，远洋、暗礁等灯塔就再也无需常驻值守，成本也大大的降低。

达伦获得诺贝尔奖前，因为实验而炸瞎了自己

之后，灯塔技术继续改善，例如乙炔灯改为电弧光灯，现在又改为LED，而太阳能自动控制器（即日光开关）又被更先进的传感器所取代，利用智能控制器，每座灯塔都能创造属于自己的独特的频闪频率，从而让过往船只通过辨认频率而知道所处位置。

尽管如此，随着GPS、AIS、雷达等的出现，灯塔发挥的作用还是越来越有限，不过，它也逐步成为各地的景观地标，让人缅怀、亲近自然。

美国哈特拉斯角灯塔

相对于塔身而言，灯塔所用的灯才是最核心部分。

古代灯塔以火作为光源，通常是燃烧木材或者点燃蜡烛，还有就是点燃动植物油脂的灯芯，动植物油脂包括鲸油、橄榄油等，用火盆装着，一般会放在水银液面以保持稳定；另外，先进的灯塔，还会在火源后方安装镜子，底下有动力设计，守塔人驱动发条便能使镜子匀速转动，从而将光源投送到各个方向。

亚历山大灯塔光源假想图

阿尔冈灯发明后，火焰更亮更稳定，而且，人们还把镜子改成抛物面镜以至凸透镜，这样照射距离就更远了。然而，要让灯光投射更远，凸透镜就必须够大，但是，凸透镜越大，自然也就越重，运输困难不说，转动起来也不容易，有些小灯塔甚至无法承载，还有更重要一点的是，成本太高了。

幸运的是，法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳不久就发明了菲涅耳透镜，利用较薄的同心圆纹玻璃与实心球面透镜拥有相同光学效果的原理，巧妙的解决这个问题！菲涅耳透镜既能保留像凸透镜折射后形成的平行光，又能极大的降低实心透镜的重量，从而减轻制作成本。

菲涅耳透镜原理说明

根据经验总结，完整的照明系统应该是：菲涅耳透镜聚焦80%的灯光，另外20%则由抛物面镜聚焦。

现代灯塔，基本是使用电灯和电机驱动，随着科技发展，菲涅耳透镜也可能会被aerobeacons取代，但菲涅耳的历史贡献，永远值得铭记。

法国奥古斯丁·菲涅耳（Augustin Fresnel）

1998年，国际灯塔协会（IALA）发起“世界各国历史上特别重要灯塔100选”，中国有五座入选，分别是上海青浦泖塔、海南临高角灯塔、温州江心屿灯塔、大连老铁山灯塔和舟山花鸟山灯塔。这也说明，把古代中国的某些佛塔看作是灯塔，起码，国际上是认可的。

大连老铁山灯塔

2009年底，直属中国海事系统管理航标共计有5775座，其中灯塔183座，可惜目前国内并无详细资料，虽然某些城市，例如大连、青岛、海南灯，网上是有不少撰文，但全国性的灯塔统计、介绍就没有了，不过，美国有个“灯塔目录”网站，各国的灯塔都有详细纪录，感兴趣的可以搜索The Lighthouse Directory。

写完这篇文章，我或多或少也想再走一次沿海线，用最美的镜头拍下最美的灯塔。

可惜这张图分辨率太低，有空我再重做一份

下面罗列一些比较著名、特别的灯塔，图片就不上了。正如前面所说，目前国内有183座灯塔，分属4家海事管理局。

天津海事局管理50多座（辖辽宁、天津、河北、山东海域）

青岛潮涟岛灯塔

上海海事局管理50多座（辖江苏、上海、浙江、福建海域）

下三星灯塔

广东海事局管理30多座（广东海域）

海南海事局管理30多座（辖海南及南海区域）

南海岛礁5座灯塔4座已点亮灯

另外，台港澳的灯塔也非常多，其中，澳门东望洋灯塔更是中国沿海地区最古老的现代灯塔，是真正的“远东第一灯塔”。

台湾省灯塔分布图

根据“灯塔目录”，2019年，全球灯塔数量超过18600座，约有1500座尚在运作。

1、各国的灯塔：

以美国为例，大约有800座灯塔，分布在沿海各地和大湖区沿岸，其中，太平洋东岸的灯塔宏伟壮观，设计精美，很多灯塔还是国家历史遗迹，自然风光更令人流连忘返，美国还把8月7日定为国家灯塔日，可见对灯塔的重视和喜爱。

西北海岸灯塔统计图

为了不造成审美疲劳，我就不列举各国灯塔了，有兴趣的可以通过最后的图集链接进行观赏，图集是我排版的世界50座最有意义、特色的灯塔，幅幅清晰，不过，由于平台压缩分辨率，就算放大也是差强人意。

2、灯塔的意义：

实际上，没有多少人接近过灯塔，更不用说进到灯塔里面，或登上顶部，可它们却在儿童故事、文学和绘画中无处不在，不但给人带来灵感，还让人感受到英雄主义，这不是很奇妙吗？所以，下面我列举的这几部作品，便能让人感受到灯塔带给人的意义：

“暴风雨中的贝尔灯塔”

3、成为风景区：

存世的古代、近代灯塔，大多数位于无人居住的岬角、海滨、岛屿，带着沧桑静静的享受时光，周边环境也保持着美丽的原始风光，无疑，每一座灯塔，与旁边的风景，都构成地球上宝贵的自然和文化遗产。

德国坎彭灯塔

最后，以3张美丽的灯塔结束这篇文章，看看，都知道它们叫什么吗？

——有些灯塔，美得令人呼吸不了。

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