L'histoire de lumière

Les premières sources lumineuses

Phare de Cordouan : la tour de Louis de Foix Sanguine de Gustave Labat, 1886. Archives départementales de la Gironde, 162 T 5
Phare de Cordouan : la tour fumante de Louis de Foix au XVIIème siècle

L'énergie organique

De l'Antiquité à l'apparition des premières lampes à huile, la lumière des phares est produite au moyen d'un feu de bois allumé au sommet de la tour. La lumière est insuffisante et aléatoire et le procédé, autant coûteux qu’incommode, implique que l’on n’allume pas les phares systématiquement toutes les nuits. On utilisait, à titre d’exemple, jusqu'à 700 kg de bois par nuit sur le phare de Chassiron (île d’Oléron). Dans l'estuaire de la Gironde, le célèbre phare de Cordouan, conçu par l'architecte Louis de Foix, utilisait au XVII ème siècle la combustion de bois enduit de poix et de goudron et évacuait  sa fumée par une pyramide creuse de 6,50 m de hauteur. 

L'énergie minérale

En 1770 les premières lampes à huile, munies de mèches complétées par un réflecteur en cuivre argenté augmentant l’intensité lumineuse, font leur apparition avec les exemples des phares de Sète et de Marseille.

Multiplication des mèches pour des lampes à huile plus performantes

En 1782 le phare de Cordouan est ainsi muni de 84 mèches. A la pointe du Touquet, les premiers phares mis en service le 1er janvier 1852, sont 2 feux fixes de focale 0,92 m. Ils fonctionnent grâce à la combustion d’huile de colza. A l'instar de Cordouan, la lumière blanche qu'ils émettent est également intensifiée par un dispositif de mèches multiples.

Le progrès des mèches circulaires

La quête de l’amélioration se poursuit avec l’invention suisse de mèches circulaires et la recherche de nouvelles solutions d’amplification de la lumière émise. C’est ainsi qu’en 1791, le phare de Cordouan (estuaire de la Gironde) est équipé de 12 miroirs paraboliques de 81 centimètres construits par l’ingénieur belge Étienne Lenoir à partir des données du scientifique et navigateur du siècle des Lumières Jean-Charles de Borda. Cordouan devient pour l’époque le plus puissant phare du monde.

Les phares à feux fixes du Touquet - 1871
Les phares à feux fixes du Touquet - 1871

L'arrivée du pétrole à la fin des années 1850

Le pétrole, dont la première qualité est une très grande fluidité, donne aux phares maritimes une puissance encore inconnue, en particulier grâce à l’utilisation de brûleurs à mèches concentriques. A la pointe du Touquet, c’est en 1871 que l’huile minérale prend le relais sur l’huile végétale. L'huile de colza est alors remplacée par le pétrole avec l’utilisation de becs-mèches. Le dispositif est pourvu de 4 mèches concentriques qui reçoivent le pétrole par projection sous l'action d'un système de pompes. L'éclairage à pétrole se maintient jusqu'à la période plus récente de l'électrification. Ce système est ensuite utilisé comme lampes de secours.

L'énergie électrique

Phare de la Hève : lampe à arc, 1er optique électrifié de France - Copyright Pierre Dessapt 2011. Tous droits réservés
Phare de la Hève : 1er optique électrifié de France

L'arrivée de l'électricité avec l'invention de la lampe " à arc "

Comme son nom l'indique, cette lampe est capable de produire un arc électrique aérien, fortement lumineux, formé entre 2 électrodes en charbon, mises sous tension électrique. L'électricité est produite par l’aimant inducteur d’une magnéto génératrice qui fonctionne à la manière d'une dynamo, entrainée par une machine à vapeur, fonctionnant au charbon. Le courant continu ainsi produit parvient à la lanterne du phare au moyen de câbles conducteurs en cuivre. Ce principe est appliqué pour la première fois en Angleterre au phare de South-Foreland en 1859 et l’est, en France, à partir de 1865 au phare de La Hève, puis généralisé à tous les phares par l’ordonnance d’une loi du 5 avril 1882. 

L'électrification des phares du Touquet

Après successivement les phares du Gris-Nez, de La Palmyre, du Planier, des Baleines et de Calais, les phares du Touquet sont parmi les premiers à bénéficier du progrès de l'électricité. Les travaux s’échelonnent entre 1883 et 1884 et consistent en l’aménagement d’un bâtiment abritant deux machines à vapeur (des locomobiles Rouffet) d’une puissance de six chevaux destinées à faire tourner 4 machines magnéto-électriques (magnétos Méritens). Le bâtiment abritant ces machines se trouvait en dehors de l'enclos des phares. Il contenait également une chambre destinée à accueillir pour la nuit l’ingénieur en chef des Phares et Balises de France lors de ses visites de contrôle et subsiste aujourd’hui, dans l'enceinte des jardins du phare, près du Wetsminster. Les nouveaux feux électriques du Touquet sont finalement mis en service le 15 octobre 1884 et auront coûté la somme de 214 000 francs de l'époque.

L'invention de la lentille de Fresnel

Optimiser l'énergie électrique

L’arrivée de l’électricité avait donc amélioré la qualité et la puissance de la lumière par rapport aux systèmes d’éclairages antérieurs, utilisant le pétrole. Les ingénieurs physiciens avaient multiplié les solutions pour amplifier la lumière produite. Mais l’énergie électrique nécessitait, pour être optimisée, d’améliorer encore la technique de propagation de la lumière.

L'optique double du phare du Touquet
L'optique double du phare du Touquet

 

Le physicien Augustin-Jean Fresnel révolutionne le système optique des phares

Fondateur de l’optique moderne au début du XIXème siècle, ce dernier met au point une solution permettant de décupler la portée du signal émis par les phares. Il part du constat que des lentilles sont plus adaptées que les miroirs utilisés jusqu’alors pour concentrer la lumière. Cependant il doit se rendre à l’évidence que des lentilles de conception simple, caractérisées par un grand diamètre et une courte distance focale, présentent le handicap d’un poids excessif dû à une épaisseur conséquente et ne permettent pas une bonne propagation de la lumière. D’autre part, l’intensité lumineuse résultante doit être améliorée et le problème de dispersion des couleurs rencontré se doit également d’être solutionné. 

Comparaison de coupes : 1 - lentille de Fresnel,  2 - lentille classique convexe - source wikipedia, lentille de Fresnel
Comparaison de coupes : 1 - lentille de Fresnel, 2 - lentille classique convexe

La lentille à échelons

La solution du physicien Fresnel, la lentille à échelons, présente tous les avantages de la lentille classique, sans l’inconvénient du poids et du volume. A vrai dire, à l’époque, l'idée n'est pas tout à fait neuve. Le chimiste Buffon, d’une certaine manière, y avait déjà pensé, dans sa recherche d'une technique de concentration des rayons du Soleil. C'était en effet lors de la mise au point de son application connue sous le nom de verres ardents. Fresnel reprend cette technique en en inversant la fonction.  L’objet  n’est plus de concentrer les rayons émis par le soleil mais de diffuser au contraire ceux émis par la source de lumière des phares. C’est ensuite aidé de l’ingénieur opticien Jean-Baptiste Soleil que Fresnel réalise la première lentille à échelons.

La structure annulaire des lentilles de Fresnel du phare du Touquet
Lentille de Fresnel du phare du Touquet

Le principe de la lentille de Fresnel

Par rapport à une lentille simple, la lentille de Fresnel réduit la quantité de verre à utiliser par un découpage en un ensemble de sections annulaires concentriques connues sous le nom de zones de Fresnel. Pour chacune de ces zones, l'épaisseur est réduite, ce qui implique que la surface globale de la lentille n'est plus lisse mais se compose de plusieurs surfaces de même courbure, séparées par des discontinuités. Ainsi le principe permet d’utiliser au mieux l'énergie lumineuse disponible, en la concentrant : la partie ronde au centre de la lentille (voir photo) permet de concentrer les rayons lumineux partant à la verticale et donc d’accroître leur portée, tandis que les anneaux périphériques permettent de rabattre les rayons extérieurs partant à l’horizontale.

 

Testé à Paris en août 1822 au sommet de l’arc de Triomphe alors en construction le système prouve sa valeur avec un signal lumineux visible à 32 km de Paris. Le système est installé pour la première fois le 20 juillet 1823 au phare de Cordouan et remporte l’adhésion unanime des marins. Fort de ce succès, un programme général d'éclairage des côtes françaises est lancé le 15 octobre 1884. Les deux phares du Touquet font partie de ce programme et sont donc munis de deux feux fixes électriques, de conception Fresnel de focale 0.30m.

Le feu à éclats

L'invention du feu à éclipses

Le mécanisme de rotation du système optique du phare du Touquet
Le mécanisme de rotation

Pour ne pas être confondus avec d'autres sources lumineuses, les phares doivent émettre une lumière intermittente au profit d’un signal personnalisé. L'effet obtenu depuis la mer est donc une succession d'éclats de lumière très vive et d'effets de ténèbres. Ces progrès sont réalisés, grâce à un principe de rotation associé à une disposition particulière des lentilles.

 

Les phares à éclipses permettent la maîtrise du rythme et de la durée de l’émission du faisceau lumineux. Historiquement, dans les très anciens phares, lors des premiers usages de ce principe, la rotation du système d’éclairage obtenue par une lampe à pétrole est assurée par un mécanisme d'horlogerie. Le phare de Dieppe en fut un exemple dès 1787. 

Les deux lentilles et le plateau de rotation de la lanterne du Touquet
Les deux lentilles et le plateau de rotation

Le progrès des cuves à mercure

Par la suite le bâti sur lequel repose l'optique est installé dans une cuve à mercure afin de réduire l’effet de frottement, tandis que l’arrivée de l’électricité permet de produire la rotation de la lampe par un moteur électrique alimenté par un groupe électrogène, remplacé plus tard par le réseau électrique central.

 

La tour Sud : 1er phare à éclipse du Touquet en 1900
La tour Sud 1900 : 1er phare à éclats du Touquet

Le phare Sud du Touquet trans- formé en feu éclair

Compte tenu des performances des nouveaux phares à éclats, l’utilisation de deux feux simultanément n’est plus justifiée au Touquet. Les services des Phares et Balises de France décident en 1900 de transformer l’une des sources lumineuses en feu éclair et d’éteindre l’autre. La tour Sud est donc dotée d’un feu éclair unique, à optique double, avec un appareil de rotation muni d’une cuve à mercure fournie par la maison Sautter-Harlé, tandis que la tour Nord est éteinte. Le 15 Juillet 1900 le phare Sud émet pour la première fois 2 éclats blancs groupés toutes les dix secondes.

 

1ère réduction des gardiens

Cette amélioration technique en- traîne la suppression de deux gardiens et l’effectif du personnel au service des phares du Touquet passe de 7 agents à 5 (1 maître de phare, 2 gardiens de lanterne pour le phare Sud et 2 gardiens- chauffeurs).

 

Un progrès salué, mais jugé tardif

Pour illustrer l’importance capitale de ce nouveau progrès pour la navigation, on citera pour l’anecdote le commentaire rapporté par Edouard Champion, rédigé le 22 juin 1857 par le lieutenant de vaisseau de la Marine Impériale Anatole Courbet. Ce dernier saluant le passage au feux à éclats exprime néanmoins le regret d’une évolution tardive :

 

Extrait du registre officiel des phares : témoignage du lieutenant de vaisseau de la Marine Impériale, Anatole Courbet
Extrait du registre officiel des phares : témoignage du lieutenant de vaisseau de la Marine Impériale, Anatole Courbet

« Oui, je le reconnais, moyennant ces deux phares,

Naufrages, échouements, sont devenus plus rares.

Mais hélas ! que de fois l’expérience a prouvé

Que si des feux de Douvres, on se fut distingué

Par éclipse ou couleur, grâce à la différence,

De maint sinistre on eut évité la fréquence » 

1900, le haut du phare Nord peint en noir
1900, le haut du phare Nord peint en noir

Au Touquet, il fallut être plus malin que le nouveau phare à éclats!

En mer, l'efficacité du nouveau phare à éclats fut immédiatement saluée par les marins qui pouvaient désormais identifier clairement le signal émis à la pointe du Touquet, à la seule lecture de leurs cartes marines qui recensaient les signaux codés de chaque phare. En revanche ils durent rapidement signaler une anomalie à laquelle on n'avait pas pensé. Le rayon lumineux émis par le phare Sud venait  à chaque balayage, frapper le haut du phare Nord éteint. Le renvoi d'un éclat parallèle indésiré venait alors fausser la perception du signal officiel. Pour y remédier on décida de peindre en noir la surface concernée du phare Nord. Cette solution fut la seule trouvée en 1900 pour solutionner le problème.

Le raccordement au réseau électrique

Raccordement du phare sud au réseau électrique urbain

En 1922, pour des raisons d'économie, la source lumineuse est rattachée au réseau électrique urbain, ce qui supprime à nouveau deux emplois, ceux des gardiens-chauffeurs et ramène l’effectif à 3. En 1928 on fait encore l’économie du poste de Maître de phare après le départ en retraite de M. Gaillard qui n’est pas renouvelé. Ce dernier est donc le dernier maître des phares du Touquet.

1931, le phare Nord peint en noir et blanc
1931, le phare Nord peint en noir et blanc

Pour être mieux visible de jour

En décembre 1931, il est décidé par ailleurs de peindre la tour nord avec des bandes alternées blanches et noires pour en augmenter la visibilité de jour. Cet effet de contraste avait été repéré comme efficace par rapport aux couleurs et à la lumière du ciel de la Manche.

Cette méthode de signalement de jour par l'usage de bandes de contraste, peintes sur la paroi des phares, donnera, au Touquet comme en Angleterre, de bons résultats.