# Phare et signal optique tournant

> Une tour et un feu tournant que le marin sait reconnaître

- Date: v. 550 av. J.-C.
- Époque: Antiquité
- Domaine: [Bateaux & navigation](https://lastcodex.org/fr/domains/navigation/)
- Palier: III (Artisanat & cités)
- Difficulté: 4/5
- URL: https://lastcodex.org/fr/inventions/lighthouse/

Un phare est une tour qui porte une lumière assez haut pour être vue loin au large, afin de signaler une côte, un danger ou l’entrée d’un port. Dans beaucoup de grands phares, une lentille rassemble la lumière de la lampe en faisceaux qui tournent et balaient l’horizon, et le rythme des éclats indique au marin quel feu il aperçoit. Les plus anciennes tours de phare fouillées, sur l’île grecque de Thasos, datent du VIe siècle av. J.-C. ; le phare d’Alexandrie, achevé vers 280 av. J.-C., fut le plus grand et le plus célèbre de l’Antiquité.

![Phare et signal optique tournant · Une tour et un feu tournant que le marin sait reconnaître](https://lastcodex.org/_astro/plate.CH6gDirV_ZvBraS.webp)

## Légende

1. Tour de pierre
2. Lampe au foyer
3. Panneau de lentille à œil de bœuf
4. Anneaux de prismes réfléchissants
5. Flotteur dans une cuve de mercure
6. Mouvement d’horlogerie mû par un poids

## Ce que c'est

Un phare élève une lumière bien au-dessus de la mer pour que les navires la voient de loin. Il signale un cap, un récif, un banc de sable ou l’entrée d’un port. Le jour, la tour sert elle-même d’amer ; la nuit, le feu prend le relais. Le navigateur qui l’aperçoit et le retrouve sur la carte sait où se trouve son navire, ou du moins quel danger l’attend.

Les marins doivent pouvoir distinguer un feu d’un autre ; chaque grand phare a donc son caractère : une lumière fixe, ou un rythme d’éclats et d’obscurité, parfois coloré, qui se répète en un nombre fixe de secondes. Au sommet d’une tour classique, dans une lanterne vitrée, un appareil optique produit ce caractère. Une seule lampe brûle au centre, une grande lentille faite d’anneaux et de prismes de verre rassemble sa lumière en faisceaux étroits, et un mouvement d’horlogerie fait tourner la lentille pour que les faisceaux balaient l’horizon.

## Comment ça marche

Une flamme nue envoie sa lumière dans toutes les directions, en grande partie vers le ciel ou vers la tour, où elle ne sert à rien aux navires. Il y a deux façons de la ramasser en un faisceau horizontal. Un miroir de forme parabolique, avec la lampe à son foyer, renvoie les rayons parallèles entre eux. Une lentille, elle, les dévie. Une lentille d’un seul bloc assez grande pour un phare serait énormément épaisse et lourde ; Augustin Fresnel garda donc une lentille centrale et remplaça le reste par des anneaux de verre concentriques, chacun taillé comme la zone correspondante de la grande lentille, mais bien plus mince. Au-dessus et au-dessous de cette ceinture, des anneaux de prismes de verre captent les rayons qui partiraient vers le haut ou vers le bas et les ramènent à l’horizontale par réflexion à l’intérieur du verre. Une seule lampe suffit.

![Un anneau de panneaux de lentille de Fresnel dans un cadre de laiton autour d’une petite flamme centrale, avec huit faisceaux étroits de rayons parallèles qui en partent comme les rayons d’une roue, et une flèche courbe qui indique la rotation](https://lastcodex.org/_astro/v2.tQHnjnXt_1rdMKp.webp)
_Chaque panneau envoie un faisceau ; quand la lentille tourne, chaque faisceau qui passe sur un navire est vu comme un éclat._

Dans un feu à éclats, la ceinture de lentilles est divisée en panneaux, chacun muni en son centre d’un œil de bœuf, une lentille ronde qui rassemble la lumière en un seul faisceau étroit. Une lentille à huit panneaux envoie huit faisceaux, comme les rayons d’une roue. La lampe reste immobile au milieu pendant que la lentille tourne autour d’elle, et chaque fois qu’un faisceau croise un navire, l’homme de quart voit un éclat, puis l’obscurité jusqu’au faisceau suivant. Le nombre de panneaux et la vitesse de rotation fixent le rythme. Dans la première lentille de ce type, à Cordouan en 1823, la lumière s’intensifiait quelques secondes une fois par minute. Un poids suspendu à un câble dans la tour entraînait un train d’[engrenages](/fr/inventions/gear/), et le gardien remontait le poids chaque jour.

Une grande lentille et son bâti peuvent peser plusieurs tonnes, et sur des galets ils tournaient lentement. À partir de 1890, le Service des phares français la fit flotter : la table tournante reposait sur un flotteur annulaire plongé dans une cuve de mercure, qui portait le poids presque sans frottement. Au phare de South Foreland, dans le Kent, une optique qui demandait huit minutes par tour sur galets fit un tour complet en 40 secondes une fois mise à flot. Des éclats de trois dixièmes de seconde, espacés de dix secondes, devinrent courants.

Les livres des feux et les cartes décrivent chaque caractère par un code court. Un feu fixe brille sans interruption. Un feu à éclats montre moins de lumière que d’obscurité à chaque période, un feu à occultations plus de lumière que d’obscurité, si bien qu’il semble s’éteindre brièvement, et un feu isophase des durées égales. Les éclats ou les occultations peuvent être groupés par deux ou trois, et la période est le nombre de secondes au bout duquel tout le motif se répète. Pline l’Ancien avait déjà vu le problème ainsi résolu : un feu qui brûle sans cesse la nuit peut être pris pour une étoile.

## Comment faire

Une maquette de table montre comment une lentille qui tourne produit des éclats. Il faut une petite lampe à DEL à piles, une loupe ou une loupe-carte plate de Fresnel en plastique, du carton rigide, une baguette de bois ou un crayon, un socle lourd comme un bloc de bois, de la colle et, si l’on veut, un petit moteur à piles avec un élastique.

![Une maquette de table : une baguette de bois plantée dans un socle massif, un disque de carton posé sur un collier de carton enfilé sur la baguette, une petite lampe à DEL au sommet de la baguette et, au bord du disque, une lentille ronde tenue debout dans un cadre de carton ; les rayons partent de la DEL vers la lentille et en ressortent parallèles](https://lastcodex.org/_astro/v3.D5QSfrNh_1X3iv1.webp)
_La lampe reste immobile sur la baguette pendant que la lentille, à sa distance focale, tourne avec le disque._

Cherchez d’abord la distance focale de la lentille. Tenez-la entre une fenêtre bien éclairée et une feuille de papier blanc, et déplacez-la jusqu’à voir sur la feuille une image nette et renversée de la fenêtre ; la distance de la lentille au papier est la distance focale. Fixez la baguette debout dans le socle. Découpez un disque de carton un peu plus large que deux fois la distance focale, percez-le en son centre et enfilez-le sur la baguette, posé sur un petit collier de carton, pour qu’il tourne librement. Fixez la DEL au sommet de la baguette, au-dessus du disque : la lampe reste immobile pendant que le disque tourne, comme dans un vrai phare. Collez au bord du disque un cadre de carton qui tient la lentille debout, tournée vers l’extérieur, son centre à la hauteur de la DEL et à la distance focale de celle-ci. Avancez ou reculez un peu la lentille jusqu’à ce que le faisceau soit le plus étroit possible sur un mur éloigné.

Faites l’obscurité et tournez lentement le disque à la main. À quelques mètres, on voit un éclat chaque fois que le faisceau passe. Une seconde lentille sur le côté opposé du disque donne deux éclats par tour ; deux lentilles côte à côte donnent un groupe de deux. Pour l’entraîner, passez un élastique sur une petite poulie montée sur un moteur à piles et autour du bord du disque, et ralentissez avec une poulie plus grande si les tours sont trop rapides. Chronométrez les éclats et notez le caractère de votre feu.

N’utilisez que des piles et ne branchez jamais la maquette sur le secteur. Placez les piles dans un vrai boîtier, ne laissez pas les fils dénudés se toucher, et retirez les piles à la fin. N’écrasez, ne percez et ne chauffez jamais une pile au lithium. Tenez les doigts, les cheveux et les vêtements amples loin du moteur et de l’élastique quand ils tournent. Ne fixez pas le faisceau de la DEL de près. Gardez la loupe à l’abri du soleil direct : elle peut concentrer assez de chaleur pour allumer un feu ou blesser les yeux.

## Histoire et évolution

Les revendications de repères plus anciens, comme un pilier de pierre à Sigée, près de Troie, que certains datent de 1300 av. J.-C. environ, ou les feux de signal chez Homère, sont discutées, car il est difficile de montrer qu’ils étaient destinés à guider les navires. Les plus anciens phares dont on a fouillé les restes se dressent sur des caps de Thasos, dans le nord de la mer Égée. En 1989, Tony Koželj et Manuela Wurch-Koželj, de l’École française d’Athènes, ont publié comme phares trois tours rondes bâties sur les caps de l’île, dont la tour d’Akératos au cap Pyrgos, connue depuis longtemps par l’inscription qu’elle porte. Le Centre d’études alexandrines date la tour du cap Phanari du VIe siècle av. J.-C. Elle était bâtie en marbre gris tiré d’une carrière voisine, et des dalles de grès posées en son centre portaient un feu ouvert à son sommet. Le phare d’Alexandrie, achevé vers 280 av. J.-C. sous Ptolémée II, était bien plus grand, et il devint le phare le plus célèbre de l’Antiquité. Strabon explique pourquoi il fallait un phare : de part et d’autre du port, la côte était basse et sans repère, avec des récifs et des hauts-fonds au large. Il décrit une tour de pierre blanche à plusieurs étages, offerte par Sostrate de Cnide « pour le salut des navigateurs ». Pline l’Ancien rapporte qu’elle coûta 800 talents et que ses feux montraient la nuit aux navires les hauts-fonds et l’entrée du port. Il ajoute que de son temps des feux semblables brûlaient à Ostie et à Ravenne. Des séismes endommagèrent le phare, et au milieu du XIVe siècle il était en ruine. En 1480, le sultan mamelouk Qaitbay bâtit un fort à son emplacement, et des plongeurs du Centre d’études alexandrines ont depuis remonté des statues de la mer, au pied du fort.

La tour romaine de La Corogne, au nord-ouest de l’Espagne, appelée tour d’Hercule, date du règne de Trajan (98-117 apr. J.-C.) ou fut reconstruite à cette époque. Sur ses 55 mètres, 34 sont de maçonnerie romaine, enveloppée par une restauration dirigée par Eustaquio Giannini à partir de 1789, et elle sert toujours de phare.

![Le sommet plat d’une tour carrée en pierre au bord de la mer, la nuit, avec une grande corbeille de fer forgé remplie de charbon qui brûle, sur un pied court, et à côté un seau et une pelle](https://lastcodex.org/_astro/v1.B0GVq2fg_Zd65Af.webp)
_Un feu de charbon brûle dans une corbeille de fer au sommet d’une tour._

Pendant des siècles, la plupart des feux furent des foyers de bois ou de charbon, ou des chandelles et des [lampes à huile](/fr/inventions/oil-lamp/) derrière du [verre](/fr/inventions/glass/). En 1636, une tour de l’île de May, à l’entrée du Firth of Forth en Écosse, reçut un feu de charbon à son sommet. L’appareil moderne commença avec la lampe qu’Ami Argand mit au point au début des années 1780 : sa mèche circulaire, avec de l’air qui montait à l’intérieur et à l’extérieur sous une cheminée de verre, brûlait presque sans fumée. Des réflecteurs paraboliques furent essayés en Suède dès 1738, sans grand succès parce que les lampes n’étaient pas placées au foyer, puis sur la Mersey, en Angleterre, à partir de 1763. En 1790, Cordouan, sur un récif à l’embouchure de la Gironde, reçut un appareil tournant de douze réflecteurs paraboliques à lampes d’Argand, mû par une horloge. Il se révéla faible et peu fiable.

Le grand changement vint d’Augustin Fresnel, ingénieur que François Arago fit entrer à la Commission des phares en 1819. Des lentilles à échelons avaient été proposées avant lui, par Buffon au XVIIIe siècle, mais Fresnel les fit construire en pièces de verre séparées, ce qui rendait possibles les grandes lentilles. En juillet 1823, la première de ses lentilles fut allumée à Cordouan : huit panneaux de lentilles à échelons autour d’une lampe à cinq mèches concentriques, avec au-dessus des miroirs et de petites lentilles pour renvoyer vers l’horizon les rayons montants. Plus tard, des prismes réfléchissant la lumière à l’intérieur du verre remplacèrent les miroirs, et pendant des décennies les ateliers français dominèrent la fabrication des lentilles de phare. Les États-Unis allumèrent leur première lentille de Fresnel importée en 1841, mais n’en comptaient que cinq en 1853 ; la plupart de leurs phares furent rééquipés de lentilles au cours des années 1850. Léon Bourdelles, ingénieur en chef du Service des phares, réalisa en 1890 le premier flotteur à mercure qui fonctionnât, une idée avancée par Fresnel en 1825.

L’ingénieur suédois Gustaf Dalén conçut des feux qui se passaient de gardien. Ses lampes à acétylène avaient un appareil à éclats qui allumait et éteignait la flamme en une fraction de seconde et une valve solaire qui allumait le gaz au crépuscule et le coupait à l’aube, si bien qu’un feu pouvait fonctionner seul pendant un an. Il reçut le prix Nobel de physique en 1912. Les lampes électriques ont depuis remplacé l’huile et le gaz, et bien des lentilles de Fresnel ont été conservées autour d’elles.

## Repères clés

- Plus anciens phares fouillés: Caps Phanari et Pyrgos, Thasos, VIe siècle av. J.-C.
- Plus grand phare antique: Phare d’Alexandrie, achevé vers 280 av. J.-C.
- Phare romain toujours allumé: Tour d’Hercule, La Corogne, Espagne
- Première lentille de Fresnel: Cordouan, estuaire de la Gironde, juillet 1823
- Flotteur à mercure: Réalisé par Léon Bourdelles en 1890

## Nécessite

- [Lampe à huile et à graisse](https://lastcodex.org/fr/inventions/oil-lamp/): Une mèche alimente une petite flamme depuis une réserve liquide (il y a 20 000 ans)
- [Chaux et mortier de chaux](https://lastcodex.org/fr/inventions/lime-mortar/): La pierre cuite qui redevient pierre (il y a 12 000 ans)
- [Verre](https://lastcodex.org/fr/inventions/glass/): Du sable fondu transparent (v. 2 500 av. J.-C.)

## Sources

- [Strabo, Geography 17.1.6 (trans. H. L. Jones)](https://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Strabo/17A1*.html), LacusCurtius, University of Chicago
- [Pliny the Elder, Natural History 36.18, The Pharos (trans. J. Bostock and H. T. Riley)](https://www.perseus.tufts.edu/hopper/text?doc=Perseus:text:1999.02.0137:book=36:chapter=18), Perseus Digital Library, Tufts University
- [Ancient lighthouses (Thasos, Cos and others)](https://pharos.cealex.org/ancient-lighthouses/), Centre d'Études Alexandrines (CNRS)
- [Phares de Thasos (Bulletin de correspondance hellénique 113.1, 1989, pp. 161–181)](https://doi.org/10.3406/bch.1989.4716), Tony Koželj and Manuela Wurch-Koželj, École française d'Athènes
- [Pyrgos (Thasos), ancient lighthouse, after the Barrington Atlas 51 D3](https://pleiades.stoa.org/places/501586), Pleiades gazetteer of ancient places
- [First lighthouse](https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/717337-first-lighthouse), Guinness World Records
- [Pharos of Alexandria](https://www.britannica.com/print/article/455210), Encyclopaedia Britannica
- [Pharos (news brief, January/February 1996)](https://archive.archaeology.org/9601/newsbriefs/pharos.html), Archaeology, Archaeological Institute of America
- [Tower of Hercules](https://www.britannica.com/print/article/262815), Encyclopaedia Britannica
- [Curiosities of the Tower](https://www.coruna.gal/the-tower/en/discover-the-tower/curiosities-of-the-tower), Concello da Coruña
- [Tower of Hercules](https://whc.unesco.org/en/list/1312/), UNESCO World Heritage Centre
- [Isle of May, old lighthouse (beacon tower of 1636)](https://canmore.org.uk/event/846574), Canmore, Historic Environment Scotland
- [The Canadian Lighthouse, chapter 'Apparatus: Lights and Optics' (Canadian Historic Sites 9)](https://parkscanadahistory.com/series/chs/9/chs9-1e.htm), Edward F. Bush, Parks Canada
- [Borda and Lenoir's device at Cordouan](https://cordouan.culture.gouv.fr/en/borda-and-lenoirs-device-cordouan), Phare de Cordouan, Centre des monuments nationaux
- [Cordouan's first lens](https://cordouan.culture.gouv.fr/en/cordouans-first-lens), Phare de Cordouan, Centre des monuments nationaux
- [Phare de Cordouan](https://structurae.net/fr/ouvrages/phare-de-cordouan), Structurae
- [1823–2023 : bicentenaire de la lentille de Fresnel](https://daniel-hennequin.univ-lille.fr/publis/2023CGSFP-fresnel.pdf), Daniel Hennequin and Philippe Verkerk, Université de Lille, CNRS
- [Fresnel bicentenary closing seminar, Le Verdon-sur-Mer, October 2023](https://iala.int/content/uploads/2023/07/Plaquette_Seminaire_FRESNEL_2023-VFRUK.pdf), IALA-AISM and Phares de France
- [Lighthouses of Massachusetts, Thematic Group Nomination (National Register of Historic Places)](https://npgallery.nps.gov/pdfhost/docs/NRHP/Text/64000282.pdf), National Park Service
- [The Fresnel lens: flashing lenses and lens rotation](https://uslhs.org/node/1614), United States Lighthouse Society
- [South Foreland in the 20th Century](https://lightontheforelands.info/Light%20On%20The%20Forelands%20-%20South%20Foreland%20In%20The%2020th%20Century.pdf), Light on the Forelands
- [Light List, General Information (2026–27)](https://www.linz.govt.nz/sites/default/files/2026-06/hydro_202627-almanac_light-list-general-information_pdf.pdf), Land Information New Zealand
- [Recommendation E-110: Rhythmic Characters of Lights on Aids to Navigation (ed. 4, 2016)](https://iala-aism.org/e-110-ed-4-rhythmic-characters-of-lights-on-aids-to-navigation_16dec2016-2), IALA-AISM
- [Gustaf Dalén, biographical](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1912/dalen/biographical/), The Nobel Prize
- [Gustaf Dalén](https://lindahall.org/gustaf-dalen), Linda Hall Library

Faits vérifiés le 2026-10-17.

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