Die Argand-Lampe und die frühe Beleuchtung
Feuer vor der Lampe
Lange bevor Aimé Argand seine bahnbrechende Lampe konstruierte, brannten auf den Feuertürmen der Welt offene Flammen. Holzscheite und Kohle auf eisernen Rosten, manchmal auch Strohbündel – das war das Leuchtmittel der frühen Seezeichen. Der Blyth Lighthouse an der englischen Küste, der Coal Tower of St. Nicholas in Aberdeen: Diese frühen Feuer hatten eine Sichtweite von vielleicht fünf bis acht Seemeilen bei klarer Nacht, und das nur dann, wenn Wind und Wetter das Feuer nicht zum Erlöschen brachten.
Die großen Handelsstädte des Mittelmeerraums erkannten früh, dass ein berechenbares, stabiles Licht mehr wert war als ein gelegentlich prasselndes Feuer. Venedig unterhielt bereits im 13. Jahrhundert am Eingang der Lagune Laternen aus Öl. Diese frühen Ölfeuer waren jedoch von derselben grundlegenden Ineffizienz geplagt wie alle Kerzen und Lampen der Zeit: Ein konventioneller Runddocht lieferte im Innern ein sauerstoffarmes Gemisch, das unvollständig verbrannte, viel Russ erzeugte und das Licht trübte.
Aimé Argands Erfindung
Im Jahr 1780 meldete der Genfer Chemiker und Physiker Aimé Argand eine Lampe zum Patent an, die dieses Problem elegant löste. Statt eines massiven Runddochts verwendete Argand einen hohlen, zylindrischen Docht, durch dessen Mitte Luft von unten einströmen konnte. Eine Glaszylinder-Ummantelung kanalisierte den Luftstrom über den Dochtzylinder und sorgte für einen stabilen, gleichmäßigen Zug. Das Ergebnis war eine vollständige Verbrennung des Öls: kein Russ, kein Flackern, ein helles, klares Licht, das in der Intensität schätzungsweise sieben bis zehn gewöhnlichen Kerzen entsprach.
Die Patentierung der Argand-Lampe führte zu einem langen und für Argand persönlich tragischen Rechtsstreit. Matthew Boulton, der berühmte Birminghamer Industrielle und Partner von James Watt, ließ die Lampe in England unter seinem Namen fertigen; die schweizerische und französische Patentlage war unklar. Argand starb 1803, weitgehend arm, während andere Kaufleute mit seiner Erfindung Vermögen machten.
Für die Leuchtturmtechnik aber war die Argand-Lampe eine Offenbarung. Trinity House in England begann sie in den 1780er Jahren einzusetzen. Der Leuchtturm von Flamborough Head an der Yorkshireküste, neu gebaut 1806, gehörte zu den frühen englischen Leuchttürmen, die systematisch mit Argand-Lampen ausgerüstet wurden. Die Verbesserung gegenüber den Kohlenfeuern war nach Berichten der zeitgenössischen Inspektion dramatisch.
Öle und ihre Eigenschaften
Eine Argand-Lampe brannte mit tierischem oder pflanzlichem Öl – die Wahl des Brennstoffs hatte erhebliche Auswirkungen auf Helligkeit, Rußentwicklung und Kosten. Walfischöl war im späten 18. und frühen 19. Jahrhundert das bevorzugte Leuchtturmöl in Großbritannien und Nordamerika: Es brannte klar, war verfügbar und hatte eine moderate Viskosität. Mit dem Rückgang der Walfischflotten und dem Preisanstieg des Walfischöls wurde in der Mitte des 19. Jahrhunderts Colza-Öl – gewonnen aus Kohlsamen – zum Standard in Großbritannien. Es war billiger, wenn auch etwas dickflüssiger.
Dickflüssige Öle stellten bei kaltem Wetter ein ernstes Problem dar. Im Winter konnte das Öl im Vorratsbehälter gefrieren oder zähflüssig werden und den Docht nicht mehr ausreichend tränken. Leuchtturmwärter in Schottland und Norwegen schrieben regelmäßig in ihre Logbücher: 'Öl zu dick, Flamme mehrfach erloschen.' Die Lösung war, den Ölbehälter zu wärmen – entweder durch Heizung des Laternenzimmers oder, in extremen Fällen, durch das Umwickeln des Öltanks mit Wärmetuch.
In Amerika entwickelte der Lighthouse Board in den 1860er Jahren Erdölraffinat (Petroleum bzw. Kerosin) als Standardbrennstoff. Kerosin war billiger, hatte eine niedrigere Viskosität und brannte heller als pflanzliche Öle. Es war aber auch leichter entzündlich – ein erhöhtes Brandrisiko, das in der Handhabungsvorschrift der US Lighthouse Establishment besonders betont wurde.
Das Mehrlampen-System und die Parabolspiegel
Schon früh erkannten Leuchtturmingenieure, dass eine einzelne Argand-Lampe, so gut sie auch war, nicht ausreichte, um eine ausreichende Sichtweite zu erzielen. Die Lösung war die Kombination mehrerer Lampen mit parabolischen Spiegeln. William Hutchinson, ein Liverpooler Hafenmeister, entwickelte in den 1760er Jahren – noch vor Argand – das Prinzip des Silberspiegelreflektors für Leuchtturmpunkte. Der Spiegel bündelte das diffuse Lampenlicht in einen gerichteten Strahl und steigerte damit die effektive Lichtstärke erheblich.
Die Kombination Argand-Lampe und Parabolspiegel, vervollkommnet durch den schottischen Ingenieur Thomas Smith und seinen Stiefsohn Robert Stevenson um die Jahrhundertwende, war das dominierende System in britischen und amerikanischen Leuchttürmen bis weit in die 1820er Jahre. Eine typische Leuchtturmanlage dieser Periode hatte 8 bis 21 Argand-Lampen, jede in ihrem eigenen silbernen Parabolspiegel montiert, zu einer kreisförmigen Batterie angeordnet.
Die Reflektoranlage hatte jedoch einen fundamentalen Nachteil: Der Parabolspiegel konnte nur das Licht bündeln, das direkt auf ihn traf. Ein großer Teil des Lichts der Lampe – alles, was nicht in den Spiegel fiel – ging verloren. Schätzungen zufolge nutzten Reflektorsysteme nur 30 bis 40 Prozent der erzeugten Lichtenergie. Das sollte sich mit der Einführung der Fresnel-Linse grundlegend ändern.
Das Licht in der Praxis: Wärterpflichten
Eine Batterie von acht bis zwanzig Argand-Lampen zu betreiben war kein Selbstläufer. Jede Lampe musste täglich gereinigt werden: der Rußbelag auf dem Glaszylinder entfernt, der Docht beschnitten und nachgestellt, der Öltank aufgefüllt. Ein Leuchtturmwärter, der für eine solche Anlage allein zuständig war, verbrachte einen erheblichen Teil seiner Wachzeit damit, Lampen zu warten.
Die Logbücher der schottischen und englischen Leuchttürme aus dieser Epoche sind voller Notizen zu Lampenproblemen: Dochte, die zu weit gezogen wurden und zu hohe Flammen erzeugten; Zylinder, die durch Überhitzung sprangen; Öl, das ausging, weil eine Lieferung ausgeblieben war. Der Leuchtturmwärter auf Inchkeith in der Firth of Forth notierte im Januar 1811, dass er in einer besonders kalten Nacht sieben von acht Lampen hatte löschen müssen, weil das Öl zu dick floss, um den Docht zu tränken.
Der Übergang zur Fresnel-Linse
Im Jahr 1823 installierte der Ingenieur Augustin-Jean Fresnel, Inspektor des Corps des Ponts et Chaussées in Frankreich, seine revolutionäre Linse zum ersten Mal in einem Leuchtturm: dem Cordouan an der Gironde-Mündung. Die Fresnel-Linse nutzte eine Anordnung von konzentrischen Glasringen, um Licht aus allen Richtungen zu erfassen und in einen horizontalen Strahl zu bündeln. Sie nutzte weit mehr von der erzeugten Lichtenergie als ein Parabolspiegel – in der Theorie bis zu 80 Prozent.
Die Argand-Lampe blieb noch Jahrzehnte die bevorzugte Lichtquelle innerhalb der Fresnel-Linse; es war schlicht die hellste und zuverlässigste Lampe, die zur Verfügung stand. Erst mit der Einführung der Petroleumlampe in den 1860er Jahren und schließlich der elektrischen Bogenlampe in den 1880er Jahren wurde die Argand-Lampe schrittweise verdrängt. Einige der letzten Argand-Anlagen in britischen Leuchttürmen waren noch bis ins frühe 20. Jahrhundert in Betrieb, in abgelegenen schottischen Außenleuchttürmen, wo die Elektrifizierung lange auf sich warten ließ.
Das Erbe von Aimé Argand ist auf der ganzen Welt in Leuchtturmmuseen präsent. Erhaltene Argand-Lampen findet man im National Museum of Scotland in Edinburgh, im Trinity House National Lighthouse Museum in Penzance und im United States Lighthouse Society Museum in San Francisco. Wer die Standorte der Leuchttürme, in denen diese frühen Lampen einst brannten, auf einer Karte lokalisieren möchte, findet auf Karte öffnen eine umfangreiche Datenbank historischer und aktiver Leuchtfeuer.