原題は『Artificial Light: Its Influence upon Civilization』、著者は Matthew Luckiesh です。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに御礼を申し上げます。
　図版は省略しました。索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
　以下、本篇。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「人工光：文明への影響」の開始 ***
転写者のメモ:

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19 ページには、アリストファネスの時代が (紀元前488-385 年) と記されています。アリストファネスは紀元前 448年頃に生まれました。
光と自由
光と自由

世紀の役に立つ科学の本
人工光
文明への影響

による
M. ルッキーシュ
ゼネラル・エレクトリック社ナショナルランプワークスNELA研究所応用科学部長。
著書に「色とその応用」「光と陰とその応用」「照明芸術」「色彩言語」など。

写真付き
印刷マーク
ニューヨーク
ザ・センチュリー社
1920
著作権 1920、
The Century Co.

文明の発展 のために組織的な科学研究

を奨励した人々に捧げる

序文
以降のページでは、一般読者向けに人工照明について、できるだけ複雑な詳細を避けながら論じるよう努めました。最初の章では特に初期の人工照明について扱い、その内容は概ね歴史的なものです。光生成の科学は18世紀後半に誕生したと考えられ、その頃から数章にわたり、現代までの人工照明の発展について論じています。19世紀半ばまでは単なる光しか得られませんでしたが、世紀が進むにつれて、科学の応用により光源はより強力かつ効率的になりました。次第に単なる光はより強い光へと成長し、20世紀初頭には十分な 光が得られるようになりました。人工照明の開発が本格的に始まってからわずか1世紀で、照明生成の効率は50倍に向上し、それに応じてコストも低下しました。続く章では、人工照明が経済に及ぼす様々な影響と、人工照明が人類に役立っているいくつかの側面について論じます。照明の壮観な側面を通過すると、最終的に光と照明の美学に到達します。

人工光が人間の活動と複雑に絡み合っていることを示すことが目的であり、人工光は文明の進歩に強力な影響を与えてきた。このテーマは広範すぎて一冊の本で詳細に扱うことはできないが、本書ではその範囲を網羅した議論を展開するよう努めた。読者の皆様には、人工光が経済的要因、芸術的媒体、そして人類の安全、効率、健康、幸福、そして全般的な進歩に及ぼす大きな影響について、より深く理解していただければ幸いである。

M. ルッキーシュ。

謝辞
本書に掲載されている写真の入手にあたり、様々な企業の協力に感謝の意を表することは、喜びとともにあります。図版2と図版7はそれぞれベネシュ氏とアレゲマーヌ氏の優れた著作から複製したものですが、それ以外の初期の照明器具の図版は、ゼネラル・エレクトリック社のナショナル・ランプ・ワークスが所有する歴史的コレクションから引用したものです。図版1、3、4、5、6、9、11、15、18b、20、21、29については同社に、図版10についてはマクファーラン・ムーア博士に、図版12についてはマクベス・エバンス・グラス社に、図版13についてはアメリカ陸軍工兵隊に、図版14、16についてはGE社のリン・ワークスに、図版17、24についてはGE社のエジソン・ランプ・ワークスに、それぞれ提供していただいたことに感謝いたします。図版18aはCooper Hewitt社、図版19はR. U. V社、図版22、26、30はNew York Edison社、図版23、25、31はW. D’A. RyanおよびG. E. Co. Schenectady Works、図版28はNational X-Ray Reflector社に感謝の意を表します。上記に特に関わった企業および個人に加え、本書の準備中に支援してくれた方々にも感謝の意を表します。

コンテンツ
章 ページ
私 光と進歩 3
II 火を起こす芸術 15
3 原始的な光源 24
IV 光の儀式的使用 38
V 19世紀の石油ランプ 51
6 初期のガス灯 63
7章 光生成の科学 80
8章 現代のガス照明 97
9 電気アーク 111
X 白熱フィラメントランプ 127
XI 未来の光 143
12 街路を照らす 152
13 灯台 163
14 戦争における人工光 178
15 シグナリング 194
16 光のコスト 208
17 光と安全 225
18世紀 生活費 238
19 人工光と化学 256
XX 光と健康 269
21 人工光の変更 284
XXII 壮大な照明 298
XXIII 光の表現力 310
XXIV 家の照明 325
XXV 照明は芸術か？ 341
参考文献を読む 357
索引 359
図表一覧
光と自由 口絵
向かい側ページ
原始的な火かご 16
原油の破片保有者 16
初期の直火式オイルランプとグリースランプ 17
典型的な金属製多芯オープンフレームオイルランプ 32
2世紀前の石油ランプの集合体 33
1世紀か2世紀前のランプ 56
ろうそく時代の精巧な備品 57
炎の弧 128
直流アーク 128
白熱電球メーカーの試験台にて 129
正確な色合わせのための二酸化炭素チューブ 160
ムーア窒素チューブ 160
現代の街路照明 161
完成した灯台レンズ 176
パナマ運河のトロポイント灯台 176
1919年の西部戦線におけるアメリカのサーチライト陣地 177
アメリカ標準野戦探照灯および電源ユニット 177
飛行機用信号灯 232
塹壕灯信号装備 232
航空フィールド光信号投光器 232
飛行機用信号探照灯 232
暗黒時代にふさわしい、安全でなく非生産的な照明 233
同じ工場が近代的な照明によって安全で明るく、生産性も向上しました 233
機関車の電気ヘッドライト 240
消防船のサーチライト 240
ホッグアイランド造船所で人工照明の下で船を建造 241
写真撮影における人工光 256
石英水銀アークからの放射エネルギーで水を殺菌する 257
人工光の下での色判断 272
人工光 273
ハドソン・フルトン祝賀会での花火とライトアップされた戦艦 288
パナマ・パシフィック博覧会のメーデー花火大会 289
新しい投光照明は古いアウトライン照明と対照的である 304
光に満ちたナイアガラの滝 305
戦死者と帰還者を称える人工照明 320
教会における光の表現力 321
直接光と間接光を供給するポータブルランプによって、部屋に2つの異なる雰囲気を作り出す 336
ニューヨークの明かり 337
地域活動における人工照明 352
パナマ・パシフィック博覧会 353
人工光
私
光と進歩
人類は奴隷として生まれ、完全に自然に従属していました。最古の原始的生物は、自然の恵みに応じて饗宴したり飢えたりし、天候に応じて暑さに震えたりしました。夜になると、彼らは動物的本能で避難場所を探しました。暗闇によって活動がほぼ完全に制限されるだけでなく、その向こうには多くの危険が潜んでいたからです。人間と、そのすぐ下位に位置する動物との区別について哲学的に考察するのは興味深いことですが、ここでは、人間を、抑えきれない、飽くことのない独立への欲求を持つ動物として区別することが役立つでしょう。自然の束縛から逃れようとする努力は、人間だけの本能ではありません。動物は自己保存本能によって穴を掘ったり隠れ家を作ったりします。しかし、動物のこの本能はすぐに満たされますが、人間の場合は完全な解放へと向かって常に前進し続けてきました。

文明の進歩は、数え切れないほどの成果の長い連鎖であり、その一つ一つが人類の自立性を高めてきました。おそらく古代の人類は、火という概念を思いつき、それを生み出そうとしたわけではないでしょう。幼い頃の彼の心は、このようには機能しませんでした。しかし、偶然に火花を散らしたり、摩擦で火を起こしたり、あるいは他の方法で火を発見したりした時、彼はその可能性を見出しました。原始人が初めて焚き火を囲み、暖かさを楽しんだり、少なくとも興味を持ったりする様子を想像すると、胸が躍ります。しかし、夕暮れの幕が天空に引かれると、どれほど素晴らしいものになったことでしょう！この制御可能な火は 光を放ちました。原始人が鈍い心でこの現象について考え込んでいたことは容易に想像できます。彼はきっと慎重に燃える棒を手に取り、恐る恐る暗い闇の中を探検したことでしょう。あるいはそれを洞窟に持ち込んだら、なんと夜が住処から去っていたことでしょう！日が暮れても、もはや落ち葉のベッドに潜る必要はありませんでした。火は夜の冷気を吹き飛ばすだけでなく、闇を克服する力でもありました。文明の観点から見ると、火の発見は人類の進歩における最大の進歩の一つでした。人類の活動はもはや日の出と日の入りに縛られなくなり、文明の進歩が始まった。

人工光が豊富にあり、多様な光源や付属品によって光の無数の用途が可能になった現代において、人類はこの快適さの重要性を認識していません。光は人間の最も重要で教育的な感覚に不可欠であるにもかかわらず、その驚くべき利便性と遍在性は、人類一般の無関心を招いています。光を消し、その結果生じる暗闇の中での自身の無力さを熟考することによって、人はその圧倒的な重要性を理解するかもしれません。長年視覚に頼ってきた後、失明という恐ろしい災難に見舞われたミルトンは、光の重要性を胸を締め付けるような言葉で証言するだろう。視力を失ったミルトンは嘆く。

おお、最初に創造された光よ、そして偉大なる言葉よ

「光あれ」と言われた。そして光はすべての上にあった。

なぜ私はこのようにあなたの第一の命令を失ったのでしょうか？

おそらく同じような喪失を経験して初めて、人は光が自分にとってどれほど重要であるかを十分に理解するだろうが、想像力があれば、光は人類が知る最も本質的で喜びを与える現象の一つであると納得できるはずだ。

何世紀にもわたる歴史を振り返ると、対照的に、人工的な光が現代の人間の活動にいかに複雑に織り込まれているかが明らかになります。原始人種に到達するずっと以前から、記録された歴史は失われていますが、想像力を頼りに、書かれていない歴史の霧を突き抜け、日光が薄れゆく洞窟に身を潜める原始人を見つけるのは容易です。飽くなき進歩の精神に突き動かされたこの原始人は、火がもたらす機会を捉え、日光の境界を超えて活動を広げました。洞窟の壁に描かれた粗野な芸術は、煙を上げる薪の炎によって描かれました。住居の入り口の棚の火は家の象徴となり、暖炉の火はその後の時代を通して家と歓待の象徴となってきました。付随する光と寒さからの保護が相まって、家庭の輪が築かれました。つがいになった動物の絆は、これらの影響を通じて家族の絆へと広がりました。こうして光は早くから家族生活に織り込まれ、今日まで続いています。古来より道徳と文明化の影響を与えてきた。今日、住居は主に人工照明の下で生活の場として機能する。生活と労働の環境から、家族が集まるのは主に日が暮れてからである。

原始人の松の節から、今日の驚くほど便利な光源に至るまでには、長い道のりがありました。振り返ってみると、それらは長い期間を隔てた小さく単純な歩みの積み重ねのように見えます。今日の基準と成果から判断すると、当初の発展は緩やかであり、現代人は光と人類の進歩の歴史を振り返ると、いらだたしい気持ちになるかもしれません。しかし、現在ではごく単純に見える初期の世紀の成果も、遠い昔の知識に照らし合わせると、真に偉大な成果だったのです。今日の科学は、証明された事実に基づいています。物理法則と化学法則に関する知識を備えた科学者は、想像力によって未踏の未知の闇へと導かれます。この知識は道を照らし、仮説を賢明に形成します。これらの仮説は理論へと発展し、蓄積される事実に合わせて徐々に修正されます。なぜなら、進歩の戦場には、自然の秘密を得ようとする無数の偵察隊が存在するからです。これらは個人やグループによって支えられ、事実を検証し、拡大し、整理し、そして発明家がそれを応用する。あらゆる点で連携は維持されているが、攻撃は時によって変化する。特定の場所では激しい攻撃が行われる一方、他の分野ではしばらく静穏な場合もある。時折、逆転することもあるが、全体としては進歩している。進歩。毎年新たな領土の獲得が見られる。何世紀にもわたって、知識、効率性、そして組織化が科学者と発明家からなる侵略軍の力を増大させ、勢いはますます強まっていることが見て取れる。

燃える薪は人類を闇の束縛から救い出し、油ランプと獣脂ろうそくもその役割を果たしました。初期の数世紀の進歩が遅かったのは、当時の偉大な頭脳が確立された事実に基づかずに哲学を探求したためです。科学の進歩は、実験によって確立された事実に裏付けられた哲学の直接的なアプローチよりも、偶然の発見の積み重ねによってもたらされました。偉大な知識人たちが体系的に組織化された科学研究に目を向けたのは、比較的最近、せいぜい3世紀前のことでした。ニュートンのような人物が、今日の驚異的な進歩の基礎を築きました。事実の蓄積は増加し、人々の態度が哲学から探究へと変化するにつれて、組織化された知識は急速に成長しました。これらすべてが、現代の偉大な成功への道を開いたのです。

終わりは見えず、おそらく永遠に見えないだろう。未踏の領域は無限に広がり、過去の例から判断すると、人類が自然から絶えず奪い取られる魔法の秘密を利用することで得られる安楽と安逸によって衰退しない限り、発見の勢いは今後何世紀にもわたって高まり続けるだろう。科学と発明の成果の中でも、人工光の製造と応用は高い評価を得ている。文明への影響という点では、これに勝るものはない。

人工照明がなければ、人類は生涯の約半分を比較的不活発な状態で過ごすことになるでしょう。今日では、人間の生体は24時間のうち8時間の睡眠で十分に機能できることがほぼ確立されています。残りの8時間は仕事に費やすことで、人間は世界に対する義務を果たすべきです。残りの時間は自分自身のものにすべきです。人工照明はこのような時間配分を可能にしました。多くの場合、労働時間は経済性を考慮して調整され、それはしばしば継続的な作業を意味します。これらの作業が屋内または屋外に限定されている場合、太陽を考慮する必要はありません。

このように、人工照明は現代の産業の飛躍的発展において重要な要素となってきました。人類は今や、自ら作り出した光によって地中に潜り、水中を航行し、陸地や海面を旅し、雲間を舞い上がっています。進歩は日没で止まることなく、毎日24時間続きます。建築、印刷、製造、商業、その他の活動は絶え間なく行われ、日の出や日の入りに関係なく、一定の時間帯で勤務シフトが交代します。適切な人工照明は、腐敗を減らし、生産性を向上させ、産業事故の防止に大きく貢献します。

人工照明の出現以来、知性は一日の仕事の後に大きく養われるという真実は変わりません。現代の高度に発達した人工照明は、出版産業の巨大な発展の多くを担っていると言えるでしょう。書籍、雑誌、新聞は、人工照明に大きく負っています。便利で安価な人工照明は、読書を通じた娯楽や学習に充てる時間が減るからです。人類の発展のために、学校、図書館、美術館は夜間も開館するべきです。不滅のリンカーンは、幼少期の教育を暖炉の明かりで主に学んだと言われています。しかし、誰もがリンカーンのような粘り強さを持っていたわけではなく、十分な照明が確保されている現代よりも、リンカーンの時代の方が識字率が低いことが一般的でした。

演劇舞台は、その効果を人工照明に依存しているだけでなく、その存在と発展も人工照明に大きく依存しています。映画劇場では、スクリーンに映像が投影され、映像の制作自体が日光とは無関係です。これらをはじめ、数多くの娯楽活動は、人工照明に大きく依存しており、場合によってはその存在自体も人工照明に負っています。

ほんの数世紀前までは、夜の街路は泥棒で溢れ、暗くなってから外に出れば強盗に遭い、時には身体に危害を加えることもありました。比較的安全な現代では、豊富な照明が生命と財産の安全を高める上でどれほど大きな影響を与えてきたか、容易には理解できません。メーテルリンクは詩劇『青い鳥』の中で、光を人類の忠実な友として描いています。光さえも立ち入ることを許されない夜の宮殿は、多くの悪の棲み家です。こうして詩人は、光と闇の持つ印象に対する原始的な本能を巧みに利用したのです。

光、色、闇の象徴を、受け継がれてきた本能と組み合わせることで神話の時代から続く迷信深い人類の祖先から、人工光の新たな応用分野が開拓されました。光は徐々に真実、知識、進歩、啓蒙といった属性を帯びるようになりました。古代において、光は多かれ少なかれ崇拝の対象とされ、多くの宗教儀式に人工光が取り入れられるようになりました。こうした儀式の中には、現代まで受け継がれているものもあります。平和記念式典や万国博覧会といった盛大な式典には、人工光がふさわしく用いられています。光と色彩の表現力と迫力の潜在力を引き出す上で、人工光は重要な役割を果たしています。未来の世代は、間違いなく華麗な光のシンフォニーに魅了されるでしょう。この方向に向けた実験は時折行われており、何世紀にもわたる光のシンフォニーの鑑賞の涵養を経て、芸術の域に達することは容易に期待できます。現代の精巧で複雑な音楽は、何世紀にもわたるゆっくりとした趣味と理解の涵養を経て、文明国に理解されるに至ったのです。

光線療法は今日、独自の科学であり芸術でもあります。光線、そして通常光に付随する不可視光線の一部には殺菌作用があることが十分に証明されています。現代の人工照明器具の紫外線放射エネルギーは、傷を効果的に治療し、水を殺菌します。

海岸、河川、水路には、数千もの灯台、灯台船、灯浮標が点在しています。それらは操舵手の方向を定め、浅瀬や岩礁への警戒を促します。中には、数百万倍もの光を発するものもいます。キャンドルライトの灯り。多くの灯りは何日も、時には何ヶ月も放置されています。自動機構を備えたこれらの強力な灯りは、数世紀前には特定の目立つ場所で維持されていた薪の火に取って代わりました。

信号灯は、現在、夜通し鉄道列車の航路を定めています。列車後部から投下される照明弾は、後続列車との安全な距離を保ちます。巨大なサーチライトは、何マイルも先まで夜空を照らします。シャッターが取り付けられている場合は、船舶間、あるいは船舶と陸地の間で信号を発信することができます。強力なサーチライトからの信号は、100マイルも離れた場所から読み取られることがありますが、これは閃光が高層雲に投影され、地平線の遥か彼方から見えたためです。

人工照明は先の戦争において重要な役割を果たしました。巨大なサーチライト装置が携帯性を重視して開発されました。この移動式装置は敵機への対処をはじめ、様々な用途に利用されました。小型の手持ちランプは、照準器の指示に従って光線を発射し、トリガーを引くことでコードを点滅させます。襲撃隊はもはや暗闇に隠れることはなく、ロケット弾やスターシェルによって広範囲を照らすことができます。照明弾は上空に打ち上げられ、パラシュートによってゆっくりと下降することで、先の戦争において多くの命を救い、また多くの命を奪いました。ロケット弾は、遭難した船舶や包囲された部隊によっても使用されています。

植物の成長を促す人工光の可能性を確かめるための実験が進められており、人工光の使用によって鶏さえも長時間働かされている。

人工光は、現在、様々な要件を満たすために、色やスペクトル特性が調整されています。日光はスペクトル特性のまま再現されているため、正確な色識別を必要とする特定のプロセスは、現在では人工日光の下で24時間稼働しています。色光は、様々な感度の写真乾板に影響を与えない適切な品質で作られています。単色光は、細部を最もよく再現するために顕微鏡写真に利用されています。光波は不変かつ基本的な性質であるため、長さの基準として利用されてきました。人工光は、他にも数多くの興味深い応用例があり、日常的に利用されています。

現代はまさに人工光の時代です。人類はいくつかの点で日光から独立しているだけでなく、自然光をさらに進化させてきたからです。人工光は制御性に優れているため、多くの点で自然光よりも優れています。実際、自然光では不可能な用途に人工光が利用されています。光源は実に多様な形状にすることができ、必要な場所に持ち運ぶことができます。必要に応じて光を方向転換したり拡散させたりするために、反射板などの光学装置を取り付けることもできます。

このように、今日の人工光は、創造主によって与えられた光に比べて多くの利点を持っています。人工光は、日光が無料で手に入るのだから、安価さにおいて日光に決してかなわないと言われることがあります。しかし、これは真実ではありません。住宅においても、日光は何らかのコストがかかります。窓は壁よりも高価だからです。窓の洗浄費用は、住宅建設費のかなりの割合を占めています。 ガスか電気か。そして窓ガラスが割れる可能性も考慮しなければなりません。

都市の人口密集地帯にある、より精巧な建物では、郊外に比べて日照時間が短くなります。店舗、オフィス、工場の中には、一日中人工照明が使用されているところもあります。それでも、採光設備は設置・維持されています。さらに、光庭に多くの費用をかけて設置されたスペースや、窓に多くの貴重な壁面スペースが割かれていることを考えると、人口密集都市における採光コストは実際には相当なものであることがわかります。もちろん、採光設備は換気にも役立ちますが、換気は別の問題として、非常に満足のいく方法で対処することができます。

美術館などの大規模建築物における天窓のコストは、通常の天井や壁のコストをはるかに上回り、暖房のための追加費用も相当な額になります。天窓によっては、維持費が相当なものになります。このように、採光設備のコストと維持費、貴重な賃貸スペースと壁面の損失、そして暖房費の増加は、採光に費用がかからないという主張に疑問を投げかける要因となります。実際、採光を排除し、人工照明のみに頼るという議論が時折真剣に検討されてきたとしても、驚くには当たりません。後者の可能性を考慮すると、採光はますます普及し、将来の多くの建物が人工照明システムのみを備えるようになると予想するのは妥当でしょう。

当然のことながら、現代における人工照明の驚異的な発展により、新たな職業が誕生しました。照明の専門家は、こうしたニーズを満たすために進化しています。彼は人工照明の生産と利用に関する問題を研究しています。彼は光生産の物理学を扱っています。その利用に関する研究は、彼を生理学と心理学の広大な分野へと導きます。彼の職業は、最終的には事業の多くの幹線道路や小道へとつながるでしょう。なぜなら、照明の可能性は、視覚という扉を通して意識に訴えかけるあらゆる活動にまで及ぶからです。これらの可能性は人間の努力の限界によってのみ制限され、最も広い意味ではそれをはるかに超えるものとなります。なぜなら、光は創造の計画において最も重要な手段の一つだからです。光は文明人の安全、効率、幸福に大きく貢献し、そして何よりも、強力な文明化の手段なのです。

II
火を起こす芸術
現在、地球上には、原始的な未開人から高度に教養の高い人々まで、様々な段階の文明が散在している。今日の地球上には、火を知らない、あるいはその用途を知らない卑しい存在の部族が存在する可能性もあるが、未開人は一般的に火を起こすことができる。したがって、火の使用は人間を下等な動物と区別するのに役立つかもしれない。火を起こすことができない、あるいは火の可能性を理解するほど十分に発達していない精神を持つ今日の未開人は、確かに自然の気まぐれに翻弄されている。彼らは動物的な力だけで生きており、その行為や必要性においてジャングルの獣たちとほとんど変わらない。文明の辺境を越えた辺境地へのこの想像上の旅の中で、人工照明の発達は文明の適切な尺度となり得ることがすぐに明らかになる。

人工照明の発展を振り返ると、近代の電気時代以前、人類は普遍的に燃焼物質に依存していたことが分かります。文明の歩みは明らかに非常に複雑であり、枝分かれした樹木で十分に象徴することはできません。先史時代の奥深い霧の中に深く潜む、その漠然とした始まりから、文明はあちこちに枝分かれしてきました。これらの様々な枝は、様々な影響を受け、その結果、あるものは繁栄し、耐え、あるものは退化し、あるものは死に、あるものは種をまき、根を張り、再び上昇を始めました。最終的な結果は、現代の多様な文明であり、その研究は、記録されていない文字の時代を覆い隠すベールを突き破るのに役立ちます。同様に、過ぎ去った時代の物質的な遺物は人類の進歩の物語の糸を提供し、神話は人類の最も古い時代と歴史的文書が書き始められた時代との間の曖昧な隔たりを埋めるのに役立ちます。これらの様々な段階を通して、人工照明の発達が人類の進歩と関連していることが明らかになります。

原始的な火かご
原始的な火かご

原油スプリンターホルダー
原油スプリンターホルダー

ある神話によると、プロメテウスは天から火を盗み、その恵みを地上にもたらしたとされています。様々な民族の神話において、火、そして結果として光は神性と結び付けられてきました。火はおそらく他の何よりも広く崇拝の対象であり、こうした初期の印象は、光と火の儀式における使用を通して現代まで生き続けています。古代の迷信深い存在の神話に描かれる火の起源は、明確な知識が得られない限り、他のどの神話にも劣らず適切です。活火山、自然発火、摩擦、太陽の像の偶然の焦点合わせ、その他の手段によって、原始的な生物に火がもたらされた可能性があります。現代の未開部族の研究と、神話、物質的遺物、そしてランプやその他の照明器具の不在に関する過去の歴史の調査を組み合わせると、最も古い光源は薪の火であったという結論に至ります。

初期の直火式オイルランプとグリースランプ
初期の直火式オイルランプとグリースランプ

今日でも、辺境の未開人は薪焚きの段階から進歩しておらず、地面にひざまずき、摩擦で火が燃え上がるまで、力強く、しかし巧みに棒をこすり合わせている姿が見られる。この火棒を使うことで、彼らは力学的エネルギーを熱エネルギーに変換する。これは物理学の基本原理であり、彼らは必要に応じてこれを用いているが、科学的な法則としては全く認識していない。これらの未開人が学んだことは、偶然の発見の結果である。人間がこのような単純な事実を熟考し、それらを体系化し、一般的な推論によって知識を広げるまで、その進歩は急速ではなかっただろう。しかし、原始人の鈍い心は、いかにゆっくりとした進歩であっても、改良を加えることができ、火棒をこすり合わせることで火を起こす技術は徐々に洗練されていった。経験から機械的な改良が進み、最終的には、棒切れを溝の中で前後にこすったり、片方の端を木の穴にしっかりと押し付けながら両手のひらで素早く回転させたりするようになりました。技術やその他の条件にもよりますが、数秒から1分ほどで火がつきました。文明人がしばしば必要に迫られて原始人の方法を採用せざるを得ないのは興味深いことです。棒切れをこすり合わせることは、現代の木工職人の緊急時の手段であり、このように火を起こすことは、すべてのボーイスカウトの誇りある功績、あるいは野望です。

このような粗雑な火起こし手段しか利用できなかった場合には、公共の場所で火を絶えず燃やし続けることが習慣となった場合もあった。このピルタネウムの周囲では、公共の火の光と暖かさのもと、様々な民事、政治、宗教行事が執り行われました。多くの風変わりな慣習は、どうやらこの古代の儀式から生まれたようです。

現代の火口は、おそらく非常に古い時代に起源を持つ。なぜなら、最古の生物が、特定の石をぶつけ合うことで火花が出ることに気づかなかったとは考えられないからだ。石器時代、人類は石から道具や器具を削り出すことに多くの時間を費やし、同じ物質の道具を使っていた。この火を起こす手段は、確かに存在していたようだ。ナイフや矢じりといった鋭利な道具の多くは、石英で作られていた。似ている石英は火花を発生させる材料であり、2つの石英片を用いて火花を発生させるという行為は、おそらく遠い昔に遡ると考えられます。アラスカとアリューシャン列島の部族は、天然硫黄で覆われた2つの石英片を用いていたことが知られています。これらを巧みに打ち合わせると、優れた火花が生まれました。

その後、鉄鋼が利用可能になると、より近代的な火打ち石が開発されました。火打ち石と火打ち金の原理の初期応用は、エスキモ族の一部族によって行われました。彼らは石英片を黄鉄鉱片にぶつけることで火を起こしました。黄鉄鉱は鉄の黄色い硫化物で、結晶構造をしており、「愚者の黄金」としてよく知られています。より原始的な生物は、乾燥した草、葉、苔を可燃物として使い、火花を散らしていたことは間違いありません。後の世紀には、火打ち石は焦げた草、麻布、紙で満たされました。火打ち石の開発から火打ち石の発明までには長い期間がありました。 火口箱の発達は文明の進歩によって測られる。近年では、硝石に浸して乾燥させた普通の茶色の紙が、可燃物として十分に利用されてきた。このような装置は、地球上の様々な地域で過去にも使用されてきた。ジャマイカ、日本、中国、ヨーロッパ、その他様々な国で作られた精巧な火口箱の標本が、現在、博物館や個人のコレクションとして収蔵されている。

太陽からの放射エネルギーが可燃性物質に十分集中すると、可燃性物質は発火します。このような集中は、凸レンズや凹面鏡を用いることで実現できます。この発火方法は、石英を叩いたり木の棒をこすり合わせたりするといったより原始的な方法よりも古くはありません。なぜなら、必要な材料が容易に入手・調製できないからです。しかし、その起源は非常に古く、アリストファネスは、その時代（紀元前488～385年）の科学と哲学を風刺した喜劇『雲』の中で、「燃えるレンズ」について言及しています。アルキメデスが凹面鏡を用いて太陽の像をシラクサの船に焦点を合わせ、船を破壊したという偉業は、ほとんど誰もが知っています。古代エジプト人はガラス製造技術に長けていたため、「燃えるガラス」が用いられていた可能性が高いでしょう。粗雑なガラスレンズであっても、太陽の像を十分に焦点に合わせ、可燃性物質を発火させることができます。

晴れた日でも太陽光のエネルギーは大きく変化する。大気中の水蒸気が太陽から放射される放射エネルギーの一部を吸収します。この吸収された放射は主に赤外線エネルギーとして知られており、光として知覚されません。大気中の水蒸気含有量が多い場合、太陽は目には明るく見えますが、実際には水蒸気がない場合ほど熱くはありません。しかし、太陽光の強度が非常に強いため、可視光線のみを太陽光に集中させることで火を起こすことができます。氷を鋭利な石で削り、手のひらでこすって表面を溶かして形を整えた凸レンズは、太陽が高く大気がかなり澄んでいる場合、非常に可燃性の物質に火をつけることができます。現在、一部の国では燃焼グラスがかなり広く使用されており、ボーア戦争中にイギリス軍に支給されたと伝えられています。ガラスレンズが過去に広く使用されていたことを示すものとして、1 世紀か 2 世紀前まで科学論文でレンズの代わりに「燃焼ガラス」という用語が使われていました。

文明が進歩するにつれ、一流の知識人たちは自然の神秘を探求し始め、純粋哲学の時代は方法論的研究の時代へと道を譲った。錬金術と迷信は、創造の仕組みが不変の法則の広大なネットワークで構成されていると大胆に信じる先駆者たちの攻撃の前に退潮し始めた。こうして、数世紀前に物理学と化学という強力な科学が誕生した。とりわけ火と光の生成が注目を集め、「暗黒時代」は終焉を迎えた。粗野で不確実で、そして火を起こす不便な方法は、着実に進歩する科学的な装置に取って代わられました。

マッチは当初、扱いにくく、危険で、高価でしたが、徐々に現代の安全マッチへと進化しました。本来は火や様々なランプの点火に使用されていましたが、今では便利な光源として年間数十億個も使用されています。麻や硝石などの物質で処理した素材をくすぶらせるマッチは、特に銃器の発射に使用されていた初期のマッチでした。現代のワックス・テーパーは、このタイプの光源の進化形です。

リンは長きにわたり、マッチの製造において重要な役割を果たしてきました。現代のマッチ製造が初めて試みられたのは1680年頃のようです。リンの小片が、硫黄に浸した小さな木の破片と組み合わせて使用​​されていました。このタイプのマッチは、その危険性と高価さから、19世紀初頭まで広く使用されることはありませんでした。白リンや黄リンは猛毒であるため、比較的無害な赤リンが発見されるまで、リン入りマッチの開発は阻まれていました。この赤リンが初めて商業的に利用されたのは、1850年頃でした。

初期の独創的な装置は、管の中にリン片を入れたものでした。管にぴったりと収まったピストンによって空気が圧縮され、リンに点火されました。硫黄マッチは燃える火口から点火され、火口は火打石と鋼鉄で点火されました。1828年には、硫酸が入ったガラス管を使った別のマッチが登場しました。酸で満たされ、その周囲を塩素酸カリウムと砂糖の混合物が覆っていた。これらの「マッチ」の箱にはニッパーが付属しており、ガラス管の先端を折ることができた。すると酸が放出され、他の材料と混ざると発火した。この装置には巻紙が取り付けられており、燃える化学物質によって発火した。

ルシファーマッチ、あるいは摩擦マッチが登場したのは1827年頃ですが、リン入りマッチが初めて実用化されたのは1833年頃です。現代のいわゆる安全マッチは1855年に発明されました。今日では、マッチの1日の総生産量は数百万個、あるいは数十億個に達します。木の破片を準備し、それを溶融パラフィンワックスに浸し、最終的に発火剤に浸す作業には、自動機械が用いられています。

近年、火口箱の原理が復活した装置があります。これは、鉱物セライト（セリウムと関連金属の含水ケイ酸塩）を鋼鉄に擦り付けることで火花を発生させるものです。この火花は、ガソリンやアルコールなどの引火性の高い液体に浸したガスジェットまたは芯に点火します。この装置は、現代科学時代の火口箱と言えるでしょう。

電気の出現とともに、電気火花はガス灯やマントルの点火に使われるようになり、まれに光源として使われたこともあります。床敷きの上で足を踏み鳴らすことで蓄積された静電気を指先に放電させ、ガス灯に点火するという、客間のお決まりの芸は、きっと誰もが知っていることでしょう。

これらの方法やデバイスの多くは火を起こすために主に使われてきたが、緊急時や一時的な光源としても機能してきた。文明の周縁部では、現在でもその一部が利用されており、現代の様々な光源には点火手段が必要である。

3
原始的な光源

ホタルやその幼虫であるグローワームの光はよく知られていますが、多くの昆虫や下等生物が生理学的プロセスによって光を生み出す超人的な能力を備えていることに気づいている人はほとんどいません。生体内のこれらの発光植物の主な機能は、人間が主に利用する意味での光の提供ではないようです。つまり、これらの素晴らしい光源は、単なる照明目的というよりも、信号、獲物の誘引、身の安全確保のために利用されているようです。動物による光の生成については、その秘密が人類にとって極めて貴重となるため、多くの研究が行われてきました。穏やかな夕暮れ時、潮間帯に浮かび、卑しいクラゲが発する脈動するリン光点を眺めていると、想像力豊かな気分が「なぜこれらの卑しい生物は、このような素晴らしい能力を備えているのだろうか？」という疑問を抱くようになります。

人間は高度に発達した心身と、その優位性を誇っているにもかかわらず、暗闇から解放されるには、まず光を生み出す秘密を学ばなければなりません。もし人間が蛍と比べて体の大きさに比例した光を発することができれば、炭鉱で他の松明は必要なくなるでしょう。極度の暗闇の中で、人間はどれほど自立することでしょう。適応した目には微かな光源しか必要ありません！光源を欲しがりながらも火を起こす手段を持たない原始人は、穴の開いた瓢箪や土器の中に発光する昆虫を閉じ込め、おそらく火を起こす方法を知る前に最初のランタンを発明しました。西インド諸島のホタルはかなりの明るさで連続的に光を発し、原住民はこれらの閉じ込められた昆虫を光源として利用しました。このように人類は、独立心旺盛な性質が絶えず育んできた増大する要求に手近な手段を適応させることで、自らの優位性を示してきました。そして、独立心への執拗な欲求は、自然の神秘を学びたいという欲求を育み、この欲求は時代を超えて強まっていきました。

光る昆虫を閉じ込める行為自体は、木から美味しい果実を摘む行為ほど進歩の道を進んだ大きな一歩ではなかった。しかし、粗末なランタンは、彼の原始的な精神を人工照明の可能性へと導いたのかもしれない。火から燃える薪は、石油ランプ、ろうそく、ランタン、そして懐中電灯の祖先となった。彼の貧弱な知性が、樹脂質の木材が燃えにくい木材よりも優れた光源であることに気づくまでにどれほどの時間がかかったのかは推測の域を出ない。しかしながら、松の節やそれに類する樹脂質の木材片は、やがてたいまつとして好まれるようになり、その使用は現代まで続いている。古代には、木材から樹脂を抽出し、容器で燃やすこともあった。これがグリース、そして石油ランプの先駆けとなった。今日の森では、荒野の職人が非常に可燃性の成分が染み込んだ生きた木に注意してください。

現代から見ると、煙を上げ、ちらちらと揺らめくこれらの光源は、実に粗雑に見えます。しかし、それらは、火を起こす技術を知らなかった原始人たちと、それらを使う人々との間に、大きな隔たりを象徴しています。薪火は数え切れないほどの世紀にわたって光源として広く用いられてきましたが、文明の進歩に伴い、多かれ少なかれ改良されてきました。薪火を屋内に持ち込むことで日が長くなり、原始人は粗雑な技術を発展させ始めました。彼らは洞窟や小屋の快適で安全な空間で考え、計画を立てました。火明かりの下で道具を考案し、さらには石造りの周囲を絵画で飾ることさえしました。これらは、今日、何千年も前に存在した文明における人類の思考と活動の一端を物語っています。

炉床に燃え盛る火が暖かすぎると、人々は過度の熱を加えずに光を得るための別の手段を考案しました。燃える燃えさしを壁の出っ張りや石板、あるいは不燃性の素材で吊り下げた装置の上に置いたのです。後には、木目の真直度で選別した木片から長い木片を切り出しました。煙を上げて弱々しい光を放つこれらの燃える木片は粗雑でしたが、非常に優れた改良品でした。その有用性を証明するのは、何世紀にもわたる使用です。ごく最近まで、燃える木片はスコットランドをはじめとする国々で使用されており、現在でも高度に文明化された国の辺境地域では、この粗雑な装置が、必要な物資を蓄えていない人々のわずかなニーズを満たしていると考えられます。文明の進歩に邪魔されることなく暮らしてきた。スコットは『モントローズの伝説』の中で、祝宴のテーブルの様子を描写している。各席の後ろには、燃え盛る沼松の松火を持った巨人のハイランダーが立っていた。これはホメロスの時代にも用いられた照明方法だった。

口から木の破片が突き出ている、人間の頭部をかたどった粗雑な粘土製の遺物は、作業員が両手を自由に使えるように、燃え盛る破片を口にくわえていたという記録を裏付けているようだ。破片入れは様々な種類が現存しているが、そのほとんどは、上端に切り込みやバネ式のクリップが付いた粗雑な台座のような形をしている。破片はこのクリップにくっつけられ、その長さや木の性質に応じて一定時間燃やされた。破片を束ねて焼くのは、文明後期には市場や家々を訪ねて売られる、特定の人々の仕事だった。文明化された民族の中にさえ、開拓者を観察したことがある人なら、破片用の木は巧みに選ばれ、割られ、最も満足のいく火が出る条件で燃やされていたことを確信するだろう。自然の近くに住み、そのため設備が限られている人々の特徴は、原始的な活動において驚くべき効率性を獲得することです。

燃える木を光源として使うようになった明らかな方法は、棚や壁の空洞に火を置くことでした。後に金属が利用可能になると、天井やブラケットから格子や籠を吊り下げ、その上に燃えさしや燃える木片を置きました。これらの中には、煙を運び出し、おそらくは通風を良くするために、粗雑な煙突が備え付けられていました。近年になって初めて、屋外の公共の場所を照らす試みは、燃える木で光を発する金属製の籠を使うことでした。これらの籠に松の節を常に入れておくのは、番人の義務でした。初期の数世紀には街灯の設置は試みられておらず、十分な照明として検討に値するような本格的な取り組みは、約1世紀前まで行われていませんでした。その結果、「リンクボーイ」が誕生しました。彼は燃える松明を手に、暗い夜に歩行者を家まで案内しました。この仕事はごく最近まで流行していたため、今も生きている人々に「リンクボーイ」の記憶が残っています。イギリスでは、この職業は1840年頃まで存在していたようです。

木の破片に似たもので、ろうそくの先駆けとなったのが、葦灯です。木を燃やすと、樹脂質や脂肪質の物質が可燃性を高め、放出される光量を大幅に増加させることに人々は気づきました。この状態を人工的に再現しようとするのは当然のことでした。そこで葦を刈り、水に浸しました。そして皮を剥ぎ、剥がさない皮の糸で部分的に支えられた髄の部分を残しました。これらの髄の棒は日光に当てて漂白・乾燥させ、完全に乾いたら、調理の際に残しておいた、あるいはこの目的のために別途入手した熱湯に浸しました。葦の破片ホルダーに2～3フィートの葦を差し込むと、約1時間燃えました。このように、人類は人工照明の開発において進歩を遂げ始めていたことがわかります。彼が灯火を点けることで、ろうそくの発明の基礎が築かれました。プリニウスは、葬儀の儀式の一環として、油に浸した葦を燃やすという記述を残しています。ろうそくの原型となるものは、世界各地の様々な民族によって数多く開発されました。例えば、マレー人はヤシの葉で樹脂を包んでたいまつを作り、芯を外側にした簡素なろうそくを考案しました。

植物性および動物性脂肪の原始的な利用法の多くは、石油ランプの先駆けとなりました。東インド諸島では、油分を多く含むキャンドルベリーの種子を原住民が灯火として燃やしてきました。また、多くの場合、魚や鳥を燃やしてランプとして使用しました。オークニー諸島では、口に芯をくわえたウミツバメの死骸が光源として利用され、アラスカでは、割った棒に魚をくわえて原住民のための粗末な松明として使用しました。人工照明を得るためのこれらの原始的な方法は何世紀にもわたって用いられ、現在でも未開の部族の間、さらには文明の辺境に住む文明人の間でも数多く使用されています。燃える魚が松明の役割を果たすような場所、あるいはせいぜい光源が弱く、煙を出し、ちらつき、悪臭を放つような場所では、進歩は限られていると言えるでしょう。

進歩は、すでに述べたような粗雑な装置の欠陥を克服した光源を必要とし、次の発展は、少なくとも燃焼がより徹底的なものとなる程度の改良であった。初期の石油ランプやろうそくは煙をあまり出さなかったものの、依然として光源としては弱く、臭いも気にならないものではなかった。それでもなお、それらは照明器具の製造において飛躍的な進歩をもたらした。科学的な光。初期の石油ランプとろうそくは、現代的な意味での科学的発展ではありませんでしたが、自然の産物をそのままの形に頼るのではなく、知識を活用する大きな可能性を示していました。実際、これら二つの光源の出現は、進歩し、生き残る運命にあった文明の始まりを告げるものでした。

燃える木片や燃えさしといった原始的な光源は現代まで生き延びていますが、より進んだ人々の間では、動物油や植物油を入れた容器に芯を浸したランプが、先史時代から使われてきました。石油ランプは、ローマ時代の最古の挿絵にも見ることができます。地中海東岸の古代文明が最盛期を迎えていた時代には、浅いグリースランプ、つまり石油ランプによって精巧な照明が行われていました。この種の光源の起源を推定することは困難ですが、現在収蔵されているランプの中には、紀元前4000年から5000年前に作られたものもあるようです。こうしたランプの本質的な細部は、数世紀前まで使用されていたものと実質的に変わらないことは注目に値します。

当初、使われていた油脂は動物の粗脂肪でした。初期のランプでは植物油も燃やされていました。例えば、日本人は木の実から油を抽出していました。文明の需要が高まるにつれ、必要な油脂を得るために多大な努力が払われました。北方の両生類や海の巨大哺乳類は、その食用のために殺されました。脂肪や植物油が栽培されていました。後に、マッコウクジラの頭蓋腔から得られる動物油、菜種油が高度な人種によって最も一般的に使用されるようになりました。前者はマッコウクジラの頭蓋腔から得られる動物油であり、後者は菜種から得られる植物油です。鉱物油は1853年に照明として導入され、現代のランプが使用されるようになりました。

グリースランプやオイルランプは、一般的に持ち運びやすい形状で、底が平らでしっかりと固定されていました。最もシンプルなものは芯が1本でしたが、複数の芯が同じ容器に差し込まれているものもありました。初期のランプは石で作られていましたが、後に粘土やテラコッタ、そして最終的には金属で作られるようになりました。ランプは通常蓋が付いており、芯は縁近くの上部の穴から突き出ていました。100ポンドもの液体脂肪が入った大きな石の壺が、古代に使われていたことが知られています。古代アジアやアフリカの国々では、祭りの際の装飾として、街路沿いに液体脂肪が入った青銅の壺を置きました。今日のエスキモー族は、鯨油とアザラシの脂肪を燃料とするこのタイプのランプを使用しています。ちなみに、これらのランプは彼らの小屋やイグルーの唯一の人工暖房源でもあります。これらの微かな光源と体から発せられる熱が、北極原住民たちの住居の氷壁の中で彼らを暖かく保っているのです。

典型的な金属製多芯オープンフレームオイルランプ
典型的な金属製多芯オープンフレームオイルランプ

真鍮、青銅、ピューター製の非常に美しいオイルランプは、エジプトなどの国々で開発されました。これらの多くは宗教儀式のために設計され、使用されました。後の世紀には、中国、スコットランド、その他の国々のオイルランプは、スコットランドのランプは、油を注ぐ際に溢れる可能性のある芯や油の滴りを受けるため、油受け容器の下に受け皿を置いた。中国のランプは竹で作られることもあったが、スコットランドのランプは金属製だった。平らな金属製のランプはクルージーと呼ばれ、鍛冶屋の主力製品の一つで、19世紀中頃までスコットランドでは一般的だった。このタイプのランプは多くの国々で使用され、ローマのカタコンベからも発見されている。クルージーは通常、鉄のフックで吊り下げられており、傾けることで芯への油の流れを調節できた。スコットランドのランプの芯は、イグサの芯、布、または撚り合わせた糸でできていた。これらの初期の石油ランプは、ほとんどの場合、短い芯を浸す浅い容器であり、18世紀後半になって初めて他の形状のものが一般的に使用されるようになった。形状の変化は、主に鉱物油が導入されたという科学的知識の導入によるものである。 1781年には既に、石炭を低温で蒸留して得られるナフサの燃焼が初めて議論されていましたが、一般的な応用は後世まで待たなければなりませんでした。これが石油ランプの多くの顕著な改良の始まりとなり、事実上、近代的な照明科学の誕生となりました。

2世紀前の石油ランプの集合体
2世紀前の石油ランプの集合体

人間の活動が複雑化するにつれ、知識の蓄積から照明に対する要求の高まりに対応しました。その結果、多くの独創的な照明器具が開発されました。例えば、17世紀のイギリスでは、人々はすでに石炭を求めて地中を掘り、当然のことながら石炭ガスに遭遇しました。この可燃性ガスは、しばしば危険な影響を及ぼすことで初めて知られるようになりました。有用な特性というよりも、生産されるガスとして認識されていました。科学的な注目を集めるずっと前から炭鉱労働者には知られていましたが、王立協会紀要に初めて掲載されたのは1667年のことでした。初期のガス灯については後の章で述べることにしますが、ここで言及するのは、可燃性ガスが発生する炭鉱における初期の斬新な照明方法を紹介するためです。この石炭ガスについて論じたある初期の著述家は、「炎以外では発火しない」こと、そして「火花も影響しない」と述べています。このような状況下での人工照明の問題に対する初期の解決策の一つは、次のように要約されます。

ハンフリー・デイビー卿の安全ランプが発明される以前は、このガスの特性を利用して、鉱夫たちが作業を続けるのに十分な明るさ​​を確保するためのさまざまな工夫が生み出されていました。これらの発明の中で最も有用なものの一つは、火打石と火打ち金の衝突によって発生する火花で光を生み出す製粉所でした。

このような火花の流れは、現在の基準から判断すると非常に粗雑で不十分な解決策に見えるかもしれませんが、少なくとも当時の設備を巧みに応用したものでした。安全灯が導入される以前、炭鉱では様々な装置が使用されていました。

ろうそくについて論じるには、再び初期の時代まで遡る必要があります。なぜなら、ろうそくは何世紀にもわたってゆっくりと進化してきたからです。それは、ランタン、グリースランプ、そして様々な原始的な器具の自然な後継です。より科学的な器具が登場するまでは、人工照明の時代、初期の光源の中でろうそくは傑出した存在でした。ろうそくは煙や臭いをほとんど出さず、持ち運びに便利で、石油ランプよりも壊れにくかったからです。ろうそくはキリスト教時代を通じて使用されてきましたが、その起源をフェニキア人にあると考える専門家もいます。ローマ人も、特に蝋燭を宗教儀式で使用していたことが知られています。フェニキア人はビザンツ帝国にろうそくを持ち込みましたが、トルコの支配下で姿を消し、12世紀まで再び使用されることはありませんでした。

15世紀までは、蝋燭は獣脂蝋燭よりもはるかに高価でしたが、相対的なコストがいくらか下がり、より多くの人々の手に届くようになりました。それでも、蝋燭は主に富裕層によって長く使用されてきました。ビクトリア朝初期の宿屋から帰る客の請求書には、「紳士を名乗る紳士には蝋燭代5シリング」といった項目が書かれていたものです。貧しい人々は獣脂を浸すか、暗闇の中で寝ました。様々なことわざから、初期の家計における蝋燭の重要性が伺えるのは興味深いことです。例えば、「勝負に蝋燭代は無用」という言葉は、蝋燭の灯りにかかる費用が軽視されていなかったことを示唆しています。今日では、同様の状況下での人工照明にかかる費用はほとんど考慮されていません。「蝋燭の両端を燃やす」人は浪費家で、物質的な豊かさであれ人的エネルギーであれ、浪費がもたらす結果に無頓着です。

キリスト教会の台頭とともに、ろうそくは宗教儀式で使われるようになり、象徴性、意味、そして慣習は現代まで受け継がれています。過去の数世紀の最高級の芸術作品のいくつかは、古い燭台の中に見出すことができます。教会への寄贈品であったこれらの骨董品の多くは、教会によって後世に残されています。これらの照明器具の影響は現代の照明器具にもしばしば見られますが、残念ながら初期の芸術は現代の光源の要件に適応したために損なわれたり、芸術への無分別な傾倒によって視力が損なわれたりすることがしばしばあります。その結果、弱々しい燭台を遮る必要のない場所に、遮るものがなくまぶしい現代の光源が使われるようになったのです。

ろうそく作りに使われてきた最も古い材料は、蜜蝋と獣脂です。蜜蝋は使用前に漂白されていました。獣脂は溶かして濾し、綿や亜麻の繊維を何度も蜜蝋に浸し、希望の厚さになるまで続けました。初期の数世紀には、イグサの髄が芯として使われていました。獣脂は現在、ステアリンの供給源としてのみ使用されています。マッコウクジラから得られる脂肪質の鯨蝋は、1750年頃にろうそく作りに導入され、増大する需要を満たすために多くの人々が海を探し求めました。石油から得られる固体炭化水素の混合物であるパラフィンワックスは、1854年に使われるようになり、現在ではステアリンがそれと併用されています。ステアリンはろうそくの剛性を高め、脆さを減らします。現代のろうそくの中には、ステアリンとココナッツ油から抽出された硬い脂肪の混合物から作られているものもあります。現代のキャンドルは構成が様々ですが、いずれも豊富な経験と科学的知識の応用によって生み出されたものです。芯は現在、主に綿糸で作られており、編み込みや編組によって作られています。ろうそくを燃やす際に完全燃焼を促すため、機械加工と化学処理が施されています。長年の経験から生まれた構造で、現在では曲がり、溶けた燃料に浸かって完全に燃焼するように作られています。これにより、トリミングの必要がなくなりました。

キャンドルは、ディッピング、ポアリング、ドローイング、モールディングなど、様々な方法で作られてきました。ワックスキャンドルは、ワックスをうまく成形できないため、ポアリングで作られます。ドローイングはディッピングに似ていますが、工程がほぼ連続的で機械で行われるという点が異なります。モールディングは、その名の通り、希望するサイズと形状の型を使用します。

燭台は、最も原始的な木製の道具から、精巧にデザインされ装飾された芸術作品へと進化しました。原始的な燭台は粗雑で、ろうそくを立てるためのホルダーに過ぎませんでした。後に、垂れ落ちる蝋や脂肪を受け止めるために、ホルダーの脚にカップ状のものが取り付けられました。この改良は何世紀にもわたって受け継がれてきました。現代のろうそくは決して不十分な光源ではありません。文明の辺境でろうそくを使った経験のある人は、それがいくつかの望ましい特性を持っていることを証言するでしょう。ろうそくの運搬は容易で、灯されたろうそくは持ち運びやすく、ろうそくの遮光や配置に常識があれば、静かな雰囲気の中での明かりは十分に満足のいくものです。ある意味では原始的な光源ですが、多くの場合、ありがたいものであり、ちなみに、今日でも産業、宗教、宗教の分野で広く使用されています。儀式、宴会の装飾要素として、そして文明の前哨地において。

光源の進化に関するこの記述は、ろうそくや石油ランプの事例において、いわゆる現代科学的な光生成の域を超えています。科学の進歩が鈍化した1世紀以上にわたる時期もありましたが、それらの時期が、ここ数十年の驚異的な発展への道を拓いたのです。

IV
光の儀式的使用
光の象徴性と儀式的利用は人類の幼少期に端を発し、神話の時代を通じて育まれてきたため、初期の光源は現代の光源よりも、この人工照明の段階とより深く結びついています。そのため、人工照明の発展と利用の後期段階に入る前に、この議論を述べることが適切と思われます。さらに、現代の照明の伝統の多くは、初期の時代から生き残ったものです。照明器具はこの照明の慣習の影響を示しており、光の儀式的利用が現代まで残っている場合、その起源と慣習の存在を考慮せずに、現代の光源をより原始的な光源に置き換えることは賢明ではありません。実際、ろうそくは、それに伴う感情と、何世紀にもわたる伝統的な使用法に基づく確立された慣習のおかげで、今後何百年も使用される可能性があります。

疑いなく、熱と光の源であり、それらが地上にもたらす恵みの源である太陽は、光に与えられた神聖な意義の大部分を占めています。闇は当然のことながら、多くの不名誉な属性を獲得しました。なぜなら、そのベールの背後には危険が潜み、悪霊の住処として最適だったからです。そこには、善良さ、幸福、そして安全の対極にあるものがすべて宿っていた。光は自然に神聖で、生命を与え、神の存在の象徴となった。原始的な存在にとって、火は彼らが制御できる最も印象的な現象であり、その作用は超自然とのつながりを正当化するほど神秘的であった。したがって、これらの古代の生物が火を神の存在の象徴として崇拝したのはごく自然なことだった。太陽はラーとして、古代エジプトの主神の一柱であり、アッシリア人、バビロニア人、古代ギリシャ人、そして他の多くの初期の民族はこの神に高い地位を与えた。より単純な人種の間では、太陽はしばしば唯一の崇拝の対象であり、光を万物の神として崇拝する民族は、ある意味では的外れではない。火の崇拝者は一般的に、火を天の火の最も純粋な表現、すなわちすべての生命の起源とみなしていた。

光は祝福であると考えられていたため、ランプは死者と共に埋葬され、霊魂が来世で光を得られるようにされました。この習慣は広く普及しましたが、ランプに火が灯されていなかったという事実は、物質的な側面のみが考慮されていたことを示しています。異教の寺院や宗教行列におけるランプやその他の光源は象徴的なものではなく、神への捧げ物であったことは興味深いことです。後の世紀には、光にはより深い象徴的な意味が付与されるようになり、重要人物の墓には燃えるランプが置かれるようになりました。ランプを死者と共に埋葬する習慣はアジアで始まったようです。フェニキア人とローマ人もこの習慣を引き継いだようですが、ギリシャとエジプトではその痕跡は発見されていません。

火と光は、様々な宗教的信条とその儀式において密接に結びついています。ヒンドゥー教では、繁栄の女神を称える祭りで、寺院や家庭で多くのランプが灯されます。ユダヤ教のシナゴーグには永遠のランプがあり、その儀式において火と光は重要な役割を果たしてきました。敬虔なブラフマンは炉床に火を灯し続け、それを全知全能の神として崇拝します。彼はこの火種が自分の葬儀用の薪に灯されることを期待し、その火と光によって彼の魂が天国に入られるにふさわしいものとなると信じています。彼は祭壇に火を灯し続け、火の神アグニを崇拝し、婚約や結婚など様々な機会に火による供儀を捧げます。イスラム教徒にとって、灯されたランプは聖地の象徴であり、天からもたらされたとされる黒い石が納められているメッカのカアバ神殿は、何千ものランプで照らされています。古代における光の用途の多くは、その希少性と神聖性を物語っています。現代の祭りや祝賀行事における人工照明の使用が増えているのは、過ぎ去った時代の慣習が色濃く残っていることに加え、光が持つ本来の魅力や特性が認識されていることも一因でしょう。喜びと繁栄を象徴するのに、これほどふさわしいものは他にないでしょう。

古代のあらゆる国々において、人々は自然の光と火を儀式や慣習に織り込んできたため、人工の光と火を同じように利用するのは自然な流れでした。古代の光崇拝の広大な領域を調査するのは、根底にある考え方が概ね似通っているため、退屈で単調な作業となるでしょう。ギリシャ神話は、古代の教養ある人々が火と光にどれほど重きを置いていたかを如実に物語っています。プロメテウス神話は、遠い昔、火と光が最も重要視されていたという事実を強調しています。この神話によれば、火と光は天に宿っており、それを得るには並外れた狡猾さと大胆さが必要でした。プロメテウスはこの天の火を盗み、その罪で山に鎖で繋がれ、苦しみを受けました。ギリシャ人はこの出来事を人類文明の始まりと捉えています。あらゆる芸術はプロメテウスに由来し、地上のあらゆる苦難も同様です。過去の歴史を振り返ると、隠された秘密の探求に殉じた科学者たちのことを思い浮かべるのは自然なことです。彼らは文明の未来のために大きな犠牲を払いました。そして、現代においても少なからぬ者が迫害に耐えてきました。ギリシャ人は、人工照明の獲得によって新たな時代が始まったことを認識していました。その神聖な性質が認識され、崇拝の対象となり、神の存在を象徴する手段となりました。火と光の起源は、それらを神聖なものとしました。祭壇の火は宗教儀式において重要な位置を占め、ランプ、ろうそく、そして火を用いた様々な儀式的利用が発展しました。

ギリシャ人とローマ人は寺院で聖なるランプを灯し、多くの儀式で光と火を利用しました。若者たちが火のついた松明を持って走り、松明に火をつけたまま最初にゴールに到達した者が勝者となる松明競争は、ギリシャの聖火を灯す儀式に由来しています。古代ローマとギリシャの文献には、聖なる場所で昼夜を問わず燃える聖なるランプに関する記述が数多く残されています。火曜日や神々や英雄の像の前では、ランプが灯されました。誕生日や祝祭日には、ローマ人の家々は特別な灯火で飾られました。ローマのウェスタの処女たちは、トロイアからの逃亡者たちが持ち帰った聖なる火を管理していました。古代ローマでは、ウェスタ神殿の火が消えると、木片を別の木片にこすりつけて火を起こすことで再び火をつけました。この火はウェスタの処女によって神殿に運ばれ、聖なる火は再び燃え上がりました。このようにして生まれた火は、何らかの理由で神聖なものと考えられていました。

古代の人々は祝祭日に多くのランプを飾りました。この点における贅沢さの一例として、コンスタンティヌス王がクリスマスイブにコンスタンティノープルの街全体を蝋燭で照らすよう命じたことがあります。枝分かれした木の形をした燭台は、ローマの寺院でよく使われていました。

キリスト教会における光の儀式的使用は、異教の慣習と火と光の自然的象徴の両方から発展しました。しかし、これらはキリスト教において、主に神の臨在の目に見える表現または顕現であったため、初期よりも深い意味を獲得しました。聖書には、光と火の重要性と象徴性に関する記述が数多くあります。モーセ第一書によれば、創造主が「天地」を創造した直後に成し遂げたことは、光の創造でした。「光」という言葉は創世記の46番目の言葉です。キリストは「真の光」であり、キリスト教徒は邪悪な「闇の力」と戦う「光の子」です。聖パウロが改宗したとき、「天から大いなる光が彼の周囲を照らした」と記されています。火と光の持つ印象と象徴性は、聖書の多くの表現に示されています。キリストは「七つの燭台の中に」立ち、「その目は燃える炎のようであった」と記されています。聖霊が使徒たちの前に現れたとき、「彼らに火の分かれた舌が現れた」と記されています。聖パウロがアレクサンドリアでキリストの福音を説いていたとき、「多くの光があった」と記されており、祝祭の照明を示唆しています。

聖書によれば、天から元々降り注いだ永遠の火は祭壇で燃やし続けられなければなりませんでした。それは神聖なものであり、それを燃やし続ける義務を負う者は、それを消すことを許せば重大な罪を犯しました。人間の手で火をつけることを許された場合、罰が下されました。「主の前に異火を捧げた」アロンの二人の息子は、「主からの火」によって焼き尽くされました。七枝の燭台は永遠に灯され、これらの燃える光源は礼拝に欠かせないものでした。

過去数世紀にわたって発展してきた、火と光を用いた無数の儀式的利用は、キリスト教会の儀式や慣習にも影響を与えました。神々を称える異教の寺院の祝祭的なイルミネーションは、キリスト教時代にも引き継がれました。今日のクリスマスツリーは、多くの電飾がなければ不完全です。そのイルミネーションは、光の源への敬意を表しています。エルサレムの聖墳墓教会における復活祭の祝典は、古代から受け継がれてきた火の崇拝の典型的な例です。礼拝のクライマックスには、火の降下が行われます。聖火。中央の燭台が突然燃え上がり、ろうそくを持った参拝者たちはそれぞれにろうそくに火を灯し、通りを駆け抜けます。この火は神聖な起源を持つと考えられており、復活の象徴です。この慣習は、古代において神々の前で灯されていた灯火と意味が似ています。

キリスト教時代の最初の2、3世紀には、儀式における光の用い方はそれほど広範ではなかったようです。当時の著作には、こうした用い方をある程度嘲笑するような記述が見られます。例えば、2世紀のある著述家は「喜びの日には…ランプで日光を侵害することはない」と述べています。4世紀の別の著述家は、「異教徒の慣習」を皮肉を込めて次のように述べています。「彼らは暗闇の中にいる者のために灯火を灯すかのように。すべての光の創造主であり与え主である神に、ランプやろうそくの光を捧げる者が正気であると言えるだろうか？」

墓地でろうそくが灯されていたことは、昼間の使用を禁じた勅令によって証明されている。ローマのカタコンベでは、キリスト教時代の初期のランプが発見されているが、それらは儀式用のランプであったと考えられている。なぜなら、それらは死者と共に埋葬されたのではなく、壁の窪みでのみ発見されたからである。同じ時代には、何百ものろうそくを収めた精巧な燭台が聖人の墓の前で灯されていた。キリスト教時代の初期の数世紀における儀式的な照明の程度については疑問の余地があるものの、5世紀初頭までにキリスト教会における儀式的な照明の使用が広まっていたことは確かである。非常に広範囲に及び、確固たる地位を築きました。これが事実であり、依然として異論が残っていたことは、多くの論争によって示されています。墓前のランプは偶像崇拝の象徴であると考える人もいれば、宗教家が殉教者や聖人を称えるためにこのようにしても何ら害はないと考える人もいました。初期の文献の中には、教会における灯火の儀式的使用は、礼拝時間が昼間に変更された後も、夜間の礼拝に必要な灯火が保持されていたことに由来するという考えが残っています。

初期の論争期を過ぎると、光の儀式的使用は、普通の教会の礼拝のいたるところで明らかになりました。葬儀、洗礼、結婚などの特別な機会には、祭壇に豪華な照明を灯すのが慣例でした。豪華な燭台と永遠のランプは多くの文献に記されています。5世紀初頭、教皇は蝋燭を祝福するよう命じ、この儀式のための儀式を定めました。その後まもなく、聖母清めの祝日が制定され、この日に一年間の蝋燭が祝福されたことから、聖燭節として知られるようになりました。しかし、蝋燭の祝福はすべての教会で行われていたわけではないようです。祭壇灯が一般的に使用されるようになったのは13世紀になってからで、もともとは教会職員が携行し、祭壇の近くに置かれた7本の蝋燭でした。

殉教者の墓の前に灯火を灯す習慣は、次第に神聖な、あるいは神聖と関係のある様々な物の前にも灯火を置くように広がりました。そしてついには、特定の光源自体が崇拝の対象となり、他の灯火に囲まれるようになり、光の象徴性は急速に発展しました。6世紀のある司教は、燃える蝋燭によって象徴される神への三重の捧げ物の到来を告げました。彼は、葦の芯は純水から作られ、蝋は処女の蜂から生まれ、炎は天から送られたと指摘しました。彼は、これら全てが神に受け入れられる捧げ物であると確信していました。蝋燭は主に宗教儀式と結び付けられるようになりました。蝋は後に聖母マリアとキリストの体の象徴となりました。芯はキリストの魂を、炎はキリストの神聖な性質を、そして燃える蝋燭はキリストの死の象徴となりました。ランプ、ランタン、ろうそくは、しばしば信心深さ、天の知恵、あるいは霊的な光の象徴です。火と炎は熱意と情熱、あるいは殉教の苦しみの象徴であり、燃える心は熱烈な信心深さと精神的、あるいは神聖な愛を象徴しています。

中世になると、儀式における光の用途は非常に複雑になりましたが、ローマ・カトリック教会においては、光の用途は大きく分けて三つのグループに分けられます。(1) 神の臨在、あるいはその臨在の効果、キリスト、あるいは「光の子ら」、あるいは祝祭における喜びと満足感の象徴でした。(2) 宗教的な誓願の履行、すなわち礼拝行為として捧げられました。(3) 教会によって祝福されているため、ある種の神聖な力を有し、魂と体に有益なものであった可能性があります。これらの三つの概念は、聖燭節のろうそくの祝福の際に捧げられる祈りの中で次のように示されています。(1)「ああ、聖なる主よ…あなたは…あなたの命令により、この液体を蜂の働きによって完全な蝋に仕上げられました…」懇願します…これらのろうそくを祝福し、聖別し、人々の利用と心身の健康に役立ててください…」（2）「…あなたのしもべである私たちが、あなたの名を讃えるために灯されたこれらのろうそくを持ち歩きたいと願うものです。あなたに捧げることで、あなたの最も甘美な慈愛の聖なる火でふさわしく燃え上がり、私たちはそれに値します…」（3）「ああ、真の光である主イエス・キリストよ、…慈悲深く、目に見える火で灯されたこれらの光が夜の闇を払いのけるように、私たちの心も目に見える火で照らされますように」など。

一般的に、この教会における灯りの儀式的使用は、キリストと救済を力強く象徴するものとして始まりました。復活祭の前夜には、復活したキリストを象徴する新しい火が灯され、一年を通してすべてのろうそくに火が灯されます。聖週間の礼拝では、13 本の灯されたろうそくが祭壇の前に置かれ、悔悛の歌が歌われる際に、1 本ずつ消されます。1 本だけ燃えているろうそくが残ると、そのろうそくは祭壇の後ろに運ばれ、キリストの地上における最後の日々を象徴します。この儀式の起源は 8 世紀に遡ると言われています。復活祭前夜には、新しい火が灯され祝福された後、キリストの復活を象徴するいくつかの光の儀式が行われます。この新しい火から 3 本のろうそくに火が灯され、そこから復活祭のろうそくが灯されます。復活祭のろうそくの起源は定かではありませんが、勝利したキリストを象徴しています。そこから教会のすべての儀式用の照明が点灯され、それによってキリストの光の存在を象徴します。

興味深い儀式的用途は数多くありますが、ここでは紙面の都合上、ほんの一部を紹介するにとどめます。洗礼式では、復活祭のろうそくを聖水に浸します。水は再生の要素として効果を発揮します。洗礼を受けた子供は光の子として生まれ変わります。火のついたろうそくが洗礼を受けた人やその代父母の手に置かれます。誓願を立てようとしている人は教会役員の前でろうそくを持ちます。結婚式や初聖体拝領など他の機会にろうそくを持ち、持つという同じ慣習にも関連しています。死者の遺体の周囲にろうそくが置かれ、葬儀で運ばれます。ろうそくは死者を闇の力から守るだけでなく、死者がキリストの光の中でまだ生きていることを象徴します。死者の遺体の周囲にろうそくを灯す習慣は、プロテスタントの間ではまだある程度残っていますが、その重要性は見失われています。18世紀のイギリスでも葬儀にはろうそくの火が添えられていましたが、他の葬列でろうそくを灯すことは宗教改革とともになくなったようです。スコットランドの一部の地域では、葬儀の日に死体の横のテーブルに2本の火のついたろうそくを置く習慣が今でも残っています。

教会の儀式において灯火が重要な意味を持つことから、破門の儀式において灯火を消すことは驚くべきことではありません。このような儀式は、初期の文献に次のように記されています。「十二人の司祭が司教の周りに立ち、手に灯火のついた松明を持ち、破門あるいは破門の終わりにそれを投げ捨て、足で踏みつける。」破門された者が復職する際には、和解の象徴として灯火のついたろうそくが彼の手に置かれます。これらをはじめとする多くの儀式は、破門の儀式の一部です。他にも儀式における光の用法は古くから行われており、現在も行われていますが、必ずしも義務付けられているわけではありません。さらに、その慣習は時代によって変化してきましたが、ここで触れたいくつかの例を見れば、宗教儀式において光が果たしてきた印象的な役割がよく分かります。

宗教改革の間、儀式における灯火の使用は大きく変更され、プロテスタント教会では迷信と教皇の権威の遺物として廃止されました。ルーテル教会では儀式用の灯火はおおむね保持されましたが、英国国教会では主に統治者の布告により多くの変更が行われました。英国国教会では儀式用の灯火をめぐって多くの論争が巻き起こり、庶民院での弾劾裁判では教会関係者数名が灯火の使用を告発されました。王政復古後、宗教儀式における灯火の多くの使用は大聖堂で復活し、19世紀の英国では広く普及しました。1889年になってもカンタベリー大主教は、エドワード6世の祈祷書によれば特定の儀式用ろうそくは合法であると裁定しましたが、この問題全体は未解決のまま残されました。

人工光のこうした小道は複雑で興味深い。なぜなら、その研究は人類の幼少期という無名の時代へと、様々な経路を辿り、その奥深くへと導くからである。人工光が文明の進歩に及ぼした影響を考察する上で、これらの小道を垣間見ることは重要である。なぜなら、こうした用法を通して、光の持つ生来的かつ後天的な印象に出会うからである。光の儀式的用途は数多く残されているものの、その意義、特にその起源が多くの人に理解されているかどうかは疑問である。しかしながら、文明の根源にまで遡る人工照明のこの側面ほど興味深いものは他にない。

V
19世紀の石油ランプ
古代において、光源は物質の燃焼によって生じる炎であったことは注目に値する。この照明原理は現代まで受け継がれているが、19世紀後半にはいくつかの転換が人工照明に革命をもたらした。しかし、本章では近代について触れるのではなく、石油ランプの科学的発展の過程を辿る。石油ランプとろうそくは、何世紀にもわたって人工照明の主力であった。これらの光源が燃やした油脂や蝋は多種多様であったが、後世においては主に獣脂、マッコウクジラ油、鯨蝋、ラード油、オリーブ油、菜種油、蜜蝋、植物性蝋であった。液体でない燃料は、実際に消費される前に炎の熱によって液体に溶解される。ろうそくは後者のタイプであり、現在ではその卑しい地位と原始的な性質にもかかわらず、実に独創的な装置である。燃料は固体のままなので輸送や保管が容易で、こぼれたり簡単に修理できないほど壊れたりする心配もありません。しかし、点火すると炎の熱で固体燃料が溶けて「オイルランプ」になります。19世紀半ばまでは、主に動物油と植物油が使用されていましたが、石油が主流となりました。鉱油を導入するのに十分な量の石油が生産されました。これは石油ランプ開発の時代の幕開けとなりましたが、これらは概してアミ・アルガンによる初期の開発の自然な流れでした。

人間が地中に膨大な量の鉱油を自然が蓄えていることを発見する以前、人工照明を得るために、油脂や蝋を求めて広範囲に狩猟を強いられていました。また、原油燃料の不快な臭いにも耐えなければなりませんでした。油脂や蝋を用いた初期の実験では、臭いが重要な要素として注意深く考慮されていました。獣脂は台所や肉屋の副産物でした。獣脂の成分であるステアリンは、グリセリルとステアリン酸の化合物です。ステアリンは、動物性脂肪のグリセリドを化学的に分解し、脂肪酸とグリセリンを分離することによって得られます。脂肪はグリセリド、すなわちオレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸の組み合わせです。前者は常温で液体で、その他は固体であるため、脂肪の粘稠度や硬さは、これら3つの成分の相対的な割合によって決まります。マッコウクジラはあらゆる海洋の温暖な地域に生息し、人工照明の燃料として容赦なく捕獲されてきました。頭部の空洞には、精子油と呼ばれる白い蝋状の物質とともに、液体の精子油が見つかります。菜種油は菜種から、オリーブ油は熟したオリーブから抽出されます。これらの蝋は、グリセリンに似た酸と塩基の組み合わせですが、複雑な組成をしています。脂肪と蝋は多かれ少なかれ関連がありますが、厳密に区別しようとすると有機化学の複雑な領域に踏み込んでしまいます。これらの動植物性製品はすべて、光源の燃料として用いられた物質は炭素を豊富に含み、それが炎の光価を左右します。このような炎の明るさは白熱した炭素粒子によるものですが、この発光段階については別の章で説明します。これらの油脂やワックスは、重量比で約75～80%の炭素、10～15%の水素、5～10%の酸素で構成されています。

18世紀半ばまで、石油ランプは動物油または植物油を満たした浅い容器で、そこから短い灯芯が噴き出していました。炎は弱く煙を吐き出し、時に非常に不快な臭いを放っていました。光が豊富で便利で、初期の石油ランプの大きな欠点がない現代から、このような光源を見ると、照明生産の進歩なしに現代文明が18世紀から発展したとは想像しがたい。18世紀になされた改良は、次の世紀のさらなる進歩への道を切り開いた。これはどの時代においても当てはまることですが、過去半世紀に照明生産が経験した驚異的な進歩には特別な理由があります。それは、体系的な研究による科学的知識の獲得と、組織的な開発によるその知識の応用です。

石油ランプにおける最初の、そして最も顕著な改良は、1784年にアルガンによってなされました。我が国が独立闘争の勝利を収め、科学としての照明の生産が誕生した当時、アルガンは管状の灯芯を開発しました。そして、ランプにガラスの煙突を取り付けるという一見単純な作業を初めて実行し、最大の改良に貢献しました。彼のバーナーは、芯を挟んだ2本の同心円状の金属管で構成されていました。内側の管は開放型で、芯の外側だけでなく内側にも空気が行き渡るように設計されていました。ランプの煙突は、隙間風から炎を保護するだけでなく、空気の供給を増やすことで燃焼を改善しました。煙突はバーナーの下の穴あきフランジの上に設置されていました。現代の灯油ランプのガラスの煙突を持ち上げると、炎が揺らめき煙を発しますが、煙突を交換すると安定して煙が出なくなります。このような煙突の利点は今では明らかですが、アルガンはその功績により、文明の灯火を担った偉人の一人に数えられるに値します。彼は適切な人工照明への第一歩を踏み出し、照明の新時代を切り開きました。

アルガンが石油ランプに施した様々な改良が相まって完全燃焼が実現し、その結果、初めて安定した無煙で、かなりの光度を持つランプが実現しました。その後も多くの改良が重ねられ、中でも油を一定に保つための貯油器と重力供給の組み合わせが挙げられます。後のランプでは鉱油が採用され、この方法は不要となりました。これはおそらく、灯芯の構造と、灯芯内で毛細管現象を促進する油の物理的特性によるものと考えられます。しかしながら、現代の石油ランプでは、貯油器内の油の高さによって、放出される光量に若干の違いが生じます。

1800年に登場したカルセルランプは、機械式で作動する二重ピストンの機構。これにより、油はチューブを通ってバーナーへと送り出されます。フランショは1836年に減速ランプを発明しました。このランプは、その簡素さと効率性から、すぐに動植物油を燃焼させるために設計された他の多くのランプに取って代わりました。減速ランプの主な特徴は、渦巻き状のバネで油を垂直のチューブを通してバーナーへと押し上げることです。フランスでは今でもこのランプがある程度使用されていますが、「機械式」ランプは最終的により単純なランプに取って代わられたため、これらの複雑な機構を詳細に説明する必要はないでしょう。

石炭を適度な温度で蒸留すると、揮発性の液体が得られます。これらの炭化水素は可燃性であるため、初めて知られた際には当然のことながら注目を集め、1781年にはランプの燃料としての使用が提案されました。しかし、当時発展途上にあった石炭ガス産業の副産物であるコールタールを蒸留して得られる軽質油が、ホリデーランプである程度燃焼されるようになったのは、1820年になってからでした。このランプでは、油は貯蔵庫に収められており、その底から細い金属管が油をローズバーナーへと導きます。油は炎によって加熱され、小さな孔から蒸発した鉱油が漏れ出し、燃焼します。このタイプのランプは多くの物理的変化を遂げてきましたが、その原理は、街頭の行商人の屋台の脇の柱に吊るされたガソリンバーナーや灯油バーナーの中に、今日まで生き続けています。

石油製品は19世紀中頃まで照明用途にそれほど使用されていなかったが、鉱油はヘロドトスや他の初期の著述家によって言及されている。1847年、イギリスの炭鉱で石油が発見されたが、すぐに供給が途絶えた。しかし、発見者のジェームズ・ヤングはこの油が潤滑油として貴重であることを見出し、この供給源がなくなったのをきっかけに、石炭鉱床で見つかった頁岩から石油を蒸留する実験を始めた。これがスコットランドの石油産業の基礎となる運命にあった。1850年、彼はこの方法で石油を生産し始めたが、照明用途としては真剣に考えられていなかった。しかし、この頃ドイツでは、より軽い留出物を燃やすランプが開発され、いくつかの国に導入された。しかし、これらの軽い油の価格が高かったため、1859年にE・L・ドレイク大佐がペンシルバニア州で石油を発見するまで、ほとんど進歩はなかった。ドレイクは地質構造を研究し、掘削によって石油を採掘できるという結論に至り、世界に石油採掘の手段をもたらしました。しかも、その大量採掘によって鉱油価格はそれまで想像もできなかったほどにまで低下しました。地球の深淵に膨大な石油埋蔵量を予見した彼の想像力は、世界にとって大きな恩恵となりました。ドイツから文明世界のあらゆる地域にランプが輸入され、灯油ランプが主流の光源となりました。その後10年間で、石油ランプとその改良に関する数百件ものアメリカ特許が取得されました。

1世紀か2世紀前のランプ
1世紀か2世紀前のランプ

原油は照明用途には適さないものの、照明に十分な成分を含んでいます。様々な成分は分留によって選別され、ランプの燃料となる油は、揮発性、粘度、 安定性など。危険なほど低い引火点を持つほど揮発性が高くても、燃焼を妨げるほど安定していてもいけない。この分留によって、多種多様な製品が得られる。ガソリンは密度が約0.65と比較的軽い製品であり、灯油は密度が約0.80、潤滑油は0.85から0.95である。また、ワセリンやパラフィンなど、様々な用途に広く使用されている固体も数多くある。この油の精製プロセスは、現在ではろうそくを作るためのパラフィンの原料となっており、その融点を上げるためにステアリンなどの物質と混ぜられることが多い。

ろうそく時代の精巧な備品
ろうそく時代の精巧な備品

原油は非常に不快な臭いを放ち、色は黄色から黒色まで様々です。比重は約0.80から1.00の範囲ですが、一般的には0.80から0.90です。化学組成は主に炭素と水素で構成され、その比率はそれぞれ約6対1です。原油はC n H 2n+2という一般式で表されるパラフィン系炭化水素の混合物で、この系列の個々の炭化水素はCH 4（メタン）からC 15 H 32（ペンタデカン）まで様々ですが、固体炭化水素はさらに複雑です。石油は多くの国で産出されますが、特にアメリカ合衆国は豊富な埋蔵量に恵まれています。

鉱油を吸い上げて炎に送り込む芯を持つ通常のランプは、効率が良く、危険性も比較的低い。しかし、注意が必要で、故障すると大惨事を引き起こす可能性がある。しかし、多くの事故において、灯油ランプが不当に非難されてきた。例えば、電気照明に比べて灯油ランプが不利な点は、灯油ランプの燃焼による事故の可能性が比較的高いことである。使用者の不注意。この点は火災保険会社の統計にも表れており、灯油ランプによる火災は他の照明方法による火災よりもはるかに多く発生しています。適切な構造の現代のランプであれば、芯がぴったりとフィットし、ランプを下に向けて煙突に吹きかけることで消火できるのであれば、偶発的な破損や転倒を除けば、使用上の危険はほとんどありません。

現在、石油ランプには引火点が華氏75度（約23℃）を超える鉱油が使用されています。石油の揮発性の高い成分は、常温で空気と非常に爆発性の高い混合物を形成するため危険です。灯油のような鉱油をランプに安全に使用するには、揮発性が高すぎないことが重要です。120度（約49℃）以下の温度では可燃性蒸気が発生しないことが望ましいです。鉱油は、下部にある貯蔵タンクから毛細管現象によってバーナーまで吸い上げられるような物理的特性を持つ必要があります。油は炎の熱によって揮発し、水素と炭化水素ガスの混合物となります。そして、これらは空気中の酸素による燃焼過程の熱で消費されます。この燃焼が完全燃焼した場合、結果として二酸化炭素と水蒸気が生成されます。現代の石油ランプは、1時間あたり1カンデラの光に対して、約0.24立方フィートの二酸化炭素と0.18立方フィートの水蒸気を生成します。裸火が空気中の物質を燃やすことは、それを密閉空間に閉じ込めることで簡単に証明できます。炎は徐々に弱くなり、煙を出し、最終的には消えます。燃えているランプは、空気中の物質を劣化させることに留意してください。密閉された部屋の空気は、酸素を消費し、代わりに二酸化炭素を放出することで汚染されます。これは、人が呼吸することで生じる大気汚染に似ており、実験によると、灯油の炎が放出する2カンデラの汚染は、成人1人が排出する汚染と同等であることが示されています。石油ランプは通常10～20カンデラなので、ランプ1つで数人分の酸素を消費することになります。

オイルランプが煙を出さずに明るい光を出すためには、完全燃焼が必要です。適切な量のオイルをバーナーに供給し、熱によって適切に蒸発させる必要があります。オイルの供給量が不足すると光の強さが弱まり、供給量が多すぎると煙やその他の不完全燃焼生成物が発生します。芯は重要な要素です。毛細管現象によって、重力に逆らってオイルをバーナーに強力に供給するからです。この芯の作用は一般的に無関心に見られがちですが、実際には興味深く、実に素晴らしい現象によって引き起こされます。芯は通常、高級な綿繊維を粗く紡ぎ、それを緩く編んで作られています。芯はバーナーに挿入する前に乾燥させておく必要があり、容器の底まで届く長さよりもかなり長くすることが望ましいです。炎が野外で燃えると、酸素が十分に供給されないため煙が出ます。この不完全燃焼によって発生する有害な物質は一酸化炭素と油蒸気であり、健康に害を及ぼします。

必要な量の酸素（空気）を供給する炎が燃えると、強制通風が発生します。煙突はこれを実現するための簡便な手段であり、石油ランプでも工場でも、その役割を果たします。小型ファンや圧縮空気など、他の強制通風手段も使用されてきました。鉄道機関車では、短い煙突では火室に大量の空気を供給するのに不十分なため、排気された蒸気は煙突に逃げてしまいます。煙が勢いよく噴き出すたびに、燃焼中の燃料を通して大量の空気が火室に強制的に引き込まれます。現代の石油ランプでは、煙突の「引力」による空気の流れは遮断され、バーナーの底部にある金網や穴によって空気が拡散されます。これらの金属部品は高温であるため、灯心の燃焼端に到達する前に石油を温め、気化と燃焼を促進する役割も担っています。

1時間当たりのカンデラ当たりのオイル消費量は、ランプの種類とオイルの特性によって大きく異なります。比重が約0.80で引火点がやや高い鉱油を燃焼させるオイルランプの平均消費量は、適切に設計された炎ランプの場合、1時間当たりカンデラ当たり約50～60グラムです。灯油は1ガロン当たり約6.6ポンドの重さがあるため、芯を使用する現代のランプでは1ガロン当たり約800カンデラ時間の点灯が可能です。灯油ランプは通常10～20カンデラですが、最大100カンデラのものもあります。これらの光度は、最大水平カンデラを指します。現在、最もよく使用されるのは、ルーメンで表される総光出力です。この基準に基づくと、1時間当たりの灯油1ガロンの消費量は約8000ルーメンになります。

オイルランプは、空気圧によってオイルを霧状に噴射して燃焼させる方式で考案されました。このランプは大きな炎を上げて燃焼しますが、燃焼しないオイルが大量に漏れ出すという重大な欠点があります。これらのランプは工業照明、特に屋外照明に使用され、低品質のオイルを消費するという利点があります。1ガロンのオイルで約700～800カンデラ時間の電力を供給します。このタイプの大型ランプは、高さ2～3フィートの垂直の炎を上げて燃焼します。オイルはノズルに近づくにつれて加熱され、空気中に放出される際に十分に蒸発します。ルシゲン、ウェルズ、ドティなどの名は、このタイプのランプやトーチに関連しており、空気ガス照明の方向への第一歩となっています。

19世紀後半には、ガス灯の進歩と並行して、数多くの開発が行われました。照明生成における次の画期的な出来事、すなわちガスマントルの登場とほぼ同時に、数々の実験が行われました。その一つが、キットソンによる白金網の使用です。彼は、オイルスプレーランプに似た装置を、より小型で精巧なスケールで製作しました。熱い青い炎はあまり明るくなかったので、彼は薄い白金網のマントルを加熱することで照明を得ようとしました。これらのマントルは数時間明るい光を発しましたが、炭化によって発光率は低下しました。ウェルスバッハ・マントルの登場後、キットソンのランプをはじめとする研究者たちは、このマントルを利用して成功を収めました。この時点から、人々の注目は新たな驚異に集まりました。この驚異については、照明生成に関するいくつかの科学的原理を論じた後、後の章で論じます。

灯油ランプや鉱油ランプは19世紀の照明に大きく貢献し、今日でも多くの家庭、特に村落、田舎、そして文明から隔絶された地域では、重宝されています。現在、このランプが広く使用されていることは、この国で年間約800万個のランプ煙突が製造されているという事実からも明らかです。不注意を除けば便利で安全であり、臭いもほとんどありません。空気の汚染は適切な換気によって防ぐことができ、残る欠点は、ランプを常に整頓しておくことと、偶発的な破損や転倒を防ぐことだけです。灯油ランタンは今日広く使用されていますが、事故による危険は常に存在します。こうした事故の結果はしばしば深刻であり、1871年にシカゴで発生した恐ろしい大火がその好例です。オリアリー夫人の牛がランタンを蹴り倒し、街を焼き尽くしました。照明における近代的な発展は、長年石油ランプが君臨してきた領域に徐々に浸透しつつあります。アセチレンプラントはかなり以前に導入され、今日では、自給自足型の家庭用照明装置が田舎の住宅に多数設置されています。

6
初期のガス灯
煙を吐き出し、揺らめく石油ランプが何世紀にもわたって存在し続け、18世紀後半にアルガンの魔法の力によって立派な光源へと変貌を遂げたという事実から、読者はガス灯の起源が比較的新しいと考えるだろう。照明用にガスを送るためのパイプを初めて設置したのは、イギリスのウィリアム・マードックだったようだ。1808年2月25日付の「ロンドン王立協会哲学紀要」に掲載された論文の中で、彼は最初の産業用ガス灯について次のように述べている。

私がコーンウォールのレドラスで、さまざまな鉱物や植物質を蒸留して生成されるガスの量と質について実験していたとき、以前石炭の燃焼について観察したことから、石炭から生成されるガスの可燃性を試してみようと思い立ち、それからほぼ 16 年が経ちました…

彼はガス管で自宅を照らしていたとされているので、この実験的な設備は1792年に作られたと考えられる。最初の試みでは、彼はパイプの開口部でガスを燃焼させたが、無駄が多いと感じたので、両端を閉じてそれぞれの管には3つの小さな穴が開けられており、そこからガスの炎が噴き出していました。彼はかつて緊急時に妻の指ぬきを使って管の端を塞いだことがあり、その指ぬきはひどく摩耗して多数の小さな穴が開いていたため、穴から小さなガス噴流が噴き出したと言われています。この出来事が、バーナーに小さな穴を使うようになったきっかけになったと言われています。彼はまた街灯を灯し、ガスを詰めた袋を「夜に持ち歩き、小さな蒸気車で街路を走って人々を驚かせた」そうです。マードックは知らなかったようですが、石炭から発生するガスの可燃性については、以前から観察が行われていました。それよりずっと前にクレイトン博士は石炭ガスに関するいくつかの観察結果を記述し、それを「石炭の精霊」と呼びました。彼はこのガスを袋に詰め、しばらく置いておきました。袋の一つに針を刺し、ろうそくを当てると、穴の部分でガスが燃え始めました。こうしてクレイトンは携帯用ガス灯を手に入れたのです。彼は、天然の炭層から出るガスに関する経験から石炭の蒸留実験を行うようになり、その最初の実験室実験について次のように記述しています。

私は石炭を手に入れ、それをレトルトで直火で蒸留した。最初は粘液しか出なかったが、その後黒い油が出て、それから同じように蒸留液が湧き上がった。どうにも凝縮できない蒸留液がリュートに押し付けられ、グラスを割ってしまった。ある時、リュートに押し付けられて修理しようと近づいた時、噴出した蒸留液がろうそくの炎に引火し、勢いよく流れ出すのに気づいた。私はろうそくの炎を何度も吹き消しては再び火をつけるという作業を繰り返すしかなかった。

その後、彼はガスを研究し、ブラダー（風袋）の使用を思いついた。彼は少量の石炭から得られるガスの量に驚いた。彼が述べたように、「蒸留液は数時間にわたって上昇を続け、人が口で吹き込むのとほぼ同じ速さでブラダーを満たした。それでも、蒸留された石炭の量はごくわずかだった」。

この記述は 1739 年の王立協会紀要に掲載されましたが、クレイトン博士がそれを何年も前、少なくとも 1691 年より前に書いていたことを示す強力な証拠があります。

しかし、ガス灯の初期の歴史をさらに詳しく見ていく前に、17世紀における天然ガスと人工ガスに関する知識について調べてみるのは興味深いことです。歴史を通して、天然ガスとの遭遇は散発的に見られることは間違いありません。昔の観察力に優れた人々は、焚き火や暖炉で燃えている木の棒の先端から小さな炎が噴き出しているのに気づいたはずです。これは小規模なガス工場です。木の棒の燃えている端でガスが生成され、中空の中心を通って冷たい端へと導かれ、そこで点火すれば燃えます。紙を筒状に丸めて水平から少し傾けると、下端が燃えていれば上端から可燃性ガスが噴出します。上端の近くにマッチを当てれば、このガス噴流に点火できます。しかしながら、18世紀以前には照明用途のガスについてはほとんど知られていなかったことは確かです。

古代国家の文学は、その時代の文明を明らかにするものとしてよく言及される。確かに具体的な事実を扱う科学文献は、その時代の技術的知識の正確さを示す指標です。17世紀には天然ガス、そしておそらく人工ガスについてもほとんど知られていなかったことは、1667年に王立協会紀要に掲載されたトー・シャーリーによる「ランカシャーの井戸と土、ろうそくで火がつく」と題された短い報告書に示されています。原文を原文のまま掲載することができないため、その古風な魅力の多くは失われていますが、可能な限り忠実に再現しています。報告書の内容は次のとおりです。

1659 年2 月下旬、ウィガンの自宅への旅から戻る途中、町から 1 マイルほど離れた、ウォリントン とチェスターに通じる道沿いにあるホークリー氏の敷地 (私の間違いでなければ) に奇妙な泉があるという話を聞きました。この町の人々は、この泉の水は油のように燃えていると自信を持って断言していました。

私たちが（5、6人で）その泉に着き、火のついたろうそくを水面に近づけたとき、確かに、突然大きな炎が上がり、近くの土手の頂上に生えている木の根元を燃やしました。その泉の水はそこにあった溝を満たし、燃えている場所を覆っていました。私は火のついたろうそくをその溝の水のさまざまな部分に近づけ、予想通り、ろうそくと水が触れると炎が消えたことを確認しました。

再び、燃えている場所に水を満たした皿を置き、火のついたろうそくを近づけると、火は消えた。しかし、燃えている場所の水は沸騰し、鍋の中の水のように、地面に波打っているのがわかった。火は、手を入れても温かいとは感じられませんでした。

この沸騰は、瀝青質か硫黄質の煙の噴出によるものだと私は考えた。この場所は炭鉱の坑口から30～40ヤードほどしか離れていないからだ。実際、ウィガン、アシュトン、そしてこの地方全体、何マイルにもわたって石炭が埋まっている。そこで、燃えている水の表面に手を当ててみると、まるで風のように強い息が私の手に吹き付けているのを感じた。

水が排水されると、私は乾いた地面、以前水が燃えていたのと同じ場所にろうそくを当てました。煙は燃え上がり、非常に明るく勢いよく燃えました。炎の円錐は地面から1フィート半ほど上昇し、その基部は帽子のつばの周りで人の帽子の周囲ほどでした。それからバケツ一杯の水を火に注ぎ、すぐに消火しました。炎は硫黄の物体のように変色したり、はっきりとした臭いを帯びたりしませんでした。煙が地面から噴き出して私の手に押し付けられたとき、私の記憶が正しければ、全く熱くはありませんでした。

クレイトン博士の実験に再び目を向けると、彼は石炭ガスの驚くべき価値ある特性を指摘したものの、その有用な用途については明らかに考慮していなかったことが分かります。さらに、彼の記述は1739年の出版当時、特に注目を集めなかったようです。リチャード・ワトソン博士は1767年に、石炭の蒸留から生じた生成物を用いて行った実験の結果について記述しました。その過程で、彼はガスを上昇させ、彼は、石炭ガスが曲がった管によく似ていること、そして特に「弾力性だけでなく、非常に燃えやすい」ことに着目した。また、「大量の水を通過した後も、以前の性質を維持する」とも述べた。彼が発表した論文は、様々な種類の石炭から生成されるコークス、タールなどの量に関する様々な事実と計算を扱っており、科学的な価値ある研究であったが、石炭ガスの燃えやすさという性質の有用性については、どうやら彼には思い浮かばなかったようだ。

自然を科学的に探求する者は、通常、人里離れた自然の奥深くへの探検から新たな知識を持ち帰り、それを展示し、さらに知識を求めて戻ってくる。発明家は、こうした科学的成果の応用例を目にし、それが人類にとって重大な結果をもたらすのを目にする。ハンフリー・デービー卿は、ブラッシュが実用化のためにアークランプを開発する4分の3世紀も前に、原始的なアークランプについて述べている。マクスウェルとヘルツは、マルコーニがこの知識を応用して「無線」電信を開発するずっと前に、それぞれ電磁波を予測し、生成していた。同様に、石炭ガスの生産と特性に関する科学的説明は、マードックが照明用途に初めて応用したよりも何年も前に遡る。

19世紀初頭まで、文明世界はガスの照明特性をかすかにしか認識していなかったが、実用的なガス灯の実現は、照明技術の進歩における画期的な出来事となる運命にあった。近代科学の夜明けは、まさに光の時代の幕開けであった。

1798年、マードックはソーホー鋳造所で、照明計画をより大規模な形で展示し、ガスを浄化して燃焼させ、臭いや煙を除去する実験を行う装置を製作しました。ソーホーは、

そこにはあらゆる文明国から天才たちが招かれ、集まり、才能を磨き、発揮していました。製造技術の完成は、その自由主義的で啓蒙的な所有者であるボルトン氏とワット氏の偉大かつ不変の目標でした。そこに居住する者は皆、科学的で独創的で熟練した人々の輪に囲まれ、常に互いの発明を実行に移す準備ができていました。

イギリスが切実に必要としていた平和をもたらしたアミアン条約は、1802年、マードックにガス灯の公開展示を行う好機をもたらしました。この時のソーホー工場の照明は「類まれな輝き」と評されています。広大な建物群の正面は、様々な形態のガス灯を映し出す多数の装置で装飾されていました。当時、これは非常に斬新な光明の光景であり、人々は「科学と芸術の融合によるこの素晴らしい展示を一目見ようと、そして感嘆するために」遠方から訪れました。

当然のことながら、マードックは初期の頃、克服すべき多くの困難に直面しましたが、技術と粘り強さを備えていました。彼が最初に開発した石炭蒸留用のレトルトは、化学者が使う一般的なガラス製レトルトに似たものでした。次に、一般的な炉に鋳鉄製の円筒を垂直に設置し、それぞれに約15ポンドの石炭を入れました。1804年、彼はそれを完成させました。両端に扉があり、それぞれ石炭の投入とコークスの抜き取りを行う装置を考案したが、使い勝手が悪かった。1805年にフィリップス・アンド・リー社の工場に初めて照明装置を設置したとき、彼はバケツの形をした蓋付きの大型レトルトを使用した。レトルト内には石炭を入れる格子の籠を取り付けた。炭化が完了すると、籠を取り出すことでコークスを丸ごと取り出すことができた。このレトルトは1500ポンドの石炭を収容できた。彼は機械の細部にこだわり、レトルトのサイズや形状を変え、異なる温度で実験した結果、石炭ガス照明の確固たる基礎を築いた。彼の功績により、彼は文明の先駆者として名誉ある地位に就くに値する。

ガス灯の発展における画期的な特徴は、照明を公共事業として初めて提供することが可能になったことです。19世紀初頭には、現代の大規模な公共事業体の基礎が築かれました。さらに、ガス灯は利便性、安全性、そしてコストの観点から、ろうそくや石油ランプよりも優れていました。後者の点は、1808年に王立協会で発表された論文の中でマードックが強調しており、その中で彼はガス灯の最初の産業設備について説明しています。彼はアルガンバーナーとコックスパーという2種類のバーナーを使用しました。前者はいくつかの点でアルガンランプに似ており、後者はフルール・ド・リスを思わせる3つの炎を持つバーナーでした。この設備には、271個のアルガンバーナーと636個のコックスパーが設置されていました。前者はそれぞれ「ろうそく4本分の明るさ」を発し、後者のそれぞれは、同じキャンドルの2.5倍の光量に相当するため、ガス灯の総量は2500本強となる。」彼が言及するキャンドルは、「1ポンドあたり6本の」モールドキャンドルであり、その光は、1時間あたり0.4オンス（175グレイン）の割合で獣脂を消費しているときの光度の標準と考えられていました。このように、キャンドルはごく初期に標準光源となり、現在まで（仕様に多少の変化はあるものの）その地位を維持してきました。しかし、近年では他の標準光源が考案されています。

マードックによれば、この初期のガス灯の年間コストは、投資資本の利子と装置の減価償却費を多めに考慮しても600英ポンドだった。同じ量の光をろうそくで供給した場合のコストは、2000英ポンドと彼の計算では算出された。この比較は、1日平均2時間の人工照明を基準としている。1日3時間の人工照明を基準とした場合、ガス灯とろうそく灯のコストはそれぞれ約1対5であった。マードックは自身の業績について語る際にいつも控えめな態度をとっており、以下の記述は1808年の状況を念頭に置いて読むべきである。

この光は、その独特の柔らかさと明るさ、そしてほぼ変わらない明るさで、作業員たちに大変好評を博しています。また、火花やろうそくの頻繁な消灯による不便や危険がないことも、綿糸工場でよく見られる火災の危険性を軽減する上で非常に重要な点です。

フィリップス・アンド・リー工場のこの設備はマ​​ードックが記述した最初のものですが、実際には最初の産業用ガス照明設備ではありません。ソーホー工場におけるガス器具の開発と、1802年のマードックによる照明展示の後、彼は徐々にすべての主要工場にガス照明を導入しました。しかし、これはある意味では実験的な作業でした。他の人々もガス照明の実用化という課題に知識と創意工夫を凝らしていましたが、マードックはまさに​​「ガス照明の父」と呼ばれています。先駆者には、フランスのル・ボン、ミュンヘンのベッヒャー、そして1802年にル・ボンがパリで行った展示会でガス照明の可能性に魅了されたドイツ人のウィンツラー、あるいはウィンザーがいました。ウィンザーは、ル・ボンが1799年にパリで木材から照明用ガスを製造する特許を取得したことを知り、ドイツでその権利を取得しようとしました。この試みが成功しなかったため、ウィンザーはル・ボンの発明法の秘密を解明しようと試み、交渉中に発明者から直接得た情報によってその秘密を解明した。その後、ウィンザーはガス灯開発の有望な地としてイギリスに目を向け、ロンドンでしばらく実験を行った後、国立熱電灯会社を設立する計画を立てた。

ウィンザーは主に宣伝屋であり、技術的な知識はほとんど、あるいは全くありませんでした。なぜなら、彼の主張や広告は、無知な者だけが持つような巧妙さで事実を無視していたからです。彼は自身の発明や発見を、非常に誇張した言葉で自慢し、それが論争を巻き起こすことは避けられませんでした。しかし、彼は賢明で、1803年に彼の発明を公開しました。ウィンザーは1940年代にロンドンのリセウム劇場で石炭ガスによる照明の計画を発表した。彼は興味深く教育的な実験を交えた講演を行い、このようにして大衆を彼の展示会に引きつけた。この間ずっと彼は自分の会社の宣伝をしていたが、宣伝本能のせいで彼の説明は誇張され誤解を招くものとなり、学者たちの嘲笑と疑惑にさらされた。議会法によってある種の独占権を得ようとした彼の試みは、彼の主張に対する科学者たちの反対と、マードックが自己防衛のために正当に取った立場のために失敗した。この論争の年月は、それを読もうとする人にとっては面白い文献を生み出すが、残念ながら紙面の都合で詳しく述べることはできない。議会の委員会による調査もまた、面白い副次的な情報を与えてくれる。この間ずっとマードックは控え目で保守的な印象を与え、評判の高い科学者たちの支持を得ていたが、ウィンザーは誇張された主張を続けた。

1809年、こうした調査の一つにおいて、ハンフリー・デイビー卿は下院委員会の尋問を受けました。デイビー卿は、ウィンザーが副産物としてより優れたコークスを産出すると主張したことを反駁し、石炭の蒸留によるガス生産は30～40年前から知られており、タール生産も同様に古くから知られていたと述べました。また、王立協会評議会の見解では、マードックが石炭ガスを照明に実際に応用した最初の人物であると述べました。協会の事務局長であったハンフリー・デイビー卿は、前回の総会で「ガス灯の経済的な応用」によりマードックにランフォード伯爵メダルを授与したと述べました。

ウィンザーは議会法の成立を待たずに会社を設立し、1807年にはポール・メルの街路に電灯を設置した。彼が巻き起こした反対運動と、マードックの正当な優先権主張により、資本金20万ポンドでナショナル・ヒート・アンド・ライト社を設立する法案は却下された。しかし、1812年には、形式は大きく変更された勅許状を取得し、現在のロンドン・ガス・ライト・アンド・コークス社の前身となるチャータード・ガス・ライト・アンド・コークス社を設立した。

ガス灯に関する初期の論文（1818 年にアキュムが著）に示されているように、この会社に課せられた条件は次のとおりです。

この法人に与えられた権力と権限は非常に制限され、適度なものです。構成員に独占権はなく、その認可は他者が競合することを妨げるものではありません。その業務は首都圏に限定され、ガス照明の対象となる街路や教区に対し、より明るく良質な照明を提供するだけでなく、通常の石油照明よりも安価な価格で照明を提供することが義務付けられています。法人はガス製造機械や民家へのガス供給機械の取引は認められておらず、資本金または株式は20万ポンドに制限されています。また、会社がガス照明認可の条件を履行しなかった場合、国王陛下はそれを無効と宣言する権限を有します。

この初期の会社の発展は当初は遅かったが、1813年にサミュエル・クレッグが技師に任命されたことで技術開発の時代が始まった。新しい駅が建設され、多くの改良が行われた。導入されました。ガス精製方法の改良により、大きな進歩が遂げられました。ガス灯の有用性は偏見が消えるにつれて急速に高まりましたが、長い間、同社の株価は額面価格をはるかに下回る価格で取引されていました。この頃、最初のガス爆発が発生し、王立協会の会員たちは、その後も生き続け、繁栄した先例を築きました。彼らは調査を行うための委員会を設置しました。しかし、この調査は明らかに一定の価値があったようで、「装置や機械にいくつかの有用な変更と新たな改良」をもたらしました。

この数年間に多くの改良が導入され、その一つは1816年に、最初の蒸留で得られたタールを蒸留することで石炭からのガス生成物を増加させるというものでした。1816年、クレッグは水平回転式レトルト、「クリーム・オブ・ライム」を用いた石炭ガス精製装置、そして回転式ガスメーターの特許を取得しました。

話を進める前に、ウィリアム・ヘンリーの初期の研究について触れておかなければなりません。1804年、彼は石炭ガスの製造方法を公表しました。照明用石炭ガスの製造と利用に関する実験に加え、彼は化学の知識をガスの分析にも注ぎ込みました。また、ガス蒸留における木材、ピート、油、ワックス、そして様々な種類の石炭の相対的な価値に関する分析研究も行いました。彼の化学分析は、照明の価値を左右する気化水素の特性をかなり詳細に示しました。彼の研究成果は1805年から1825年にかけて様々な英国の雑誌に掲載され、ガス照明の発展に大きく貢献しました。

クレッグのオリジナルのガスメーターは複雑で扱いにくかったものの、有用な装置であることが証明されました。実際、初期のガス灯によってもたらされた最も独創的で有益な発明であったようです。後にサミュエル・クロスリーが大幅な改良を施し、その結果、かなり広く導入されましたが、決して広く採用されたわけではありませんでした。この時期にクレッグが行ったもう一つの改良は、ガスメーターやタンク内の圧力に関わらず、ガス圧をほぼ一定に保つ装置でした。クレッグは、ガス灯の歴史に名を残す数々の功績を残した後、1817年にガス会社を退職しました。マードックは、大規模な民間施設にガス灯を初めて適用した人物として、間違いなくその名声を得るに値しますが、クレッグは多くの困難を克服し、この方法で町全体を照らした最初の人物となりました。

1817年のロンドンでは、毎日30万立方フィート以上の石炭ガスが製造されていました。これは、6カンデラの光を発するアルガンバーナー76,500台を稼働させるのに十分な量でした。ガス灯は大きな関心を集め、確固たる地位を築きました。ウェストミンスター橋は1813年にガス灯が設置され、翌年にはウェストミンスターの街路もガス灯で照らされました。ガス灯は1816年までにロンドンで普及し、その後数年間でイギリスおよびヨーロッパ大陸の主要都市や町に導入されました。当初は、ガス灯に伴う危険性への懸念、ガスの精製不足、そしてサービスの不備などから、一般家庭への普及はなかなか進みませんでした。住宅で一般的に使用されるようになったのは 19 世紀後半になってからでした。

マードックが初めて使用したガスバーナーは、炎の形状から「コックスパ（cockspur）」と名付けられました。これは、1時間あたり1立方フィートのガス燃焼につき約1本のキャンドルに相当する照度を持っていました。次のステップは、ガス管の溶接端を平らにし、一列に穴を開けることでした。炎の形状から、この形状のバーナーは「コックスコム（cockscomb）」と名付けられました。これはコックスパバーナーよりも幾分効率が高かったです。次に当然のステップは、細い鋸でガス管の端に切れ目を入れることでした。この切れ目から、ガスは「コウモリの翼」と呼ばれる炎のシート状に燃焼しました。1820年、ニールソンは2つの小さな噴流を衝突させて平面の炎を形成するバーナーを製作しました。この「フィッシュテール（fishtail）」バーナーの効率は、初期のものよりも幾分高くなりました。空気の流れの影響を受けにくいため、炎はより安定していました。 1853年、フランクランドはアルガンバーナーを発表しました。このバーナーは、ガス噴出孔が連なった金属リングで構成されていました。これらの孔はガラス製の煙突で囲まれ、さらにやや下方に伸びた別の煙突が全体を囲み、底部はガラス板で覆われていました。ガス噴出孔に供給される空気は、2つの煙突の間を下向きに通過し、バーナーに到達する前に加熱されました。これにより、燃焼に必要な空気によるバーナーの冷却量が低減され、効率が向上しました。この改良は、後に開発される蓄熱式ランプの先駆けとなりました。

1854年にボウディッチは再生型ランプを開発した。このランプが大きな反響を得たため、彼は蓄熱式バーナーの発明者として広く知られています。この原理は、後に実用化されるいくつかのランプに採用されました。それらはすべて、燃焼に必要なガスと空気の両方をバーナーに到達する前に加熱するという原理に基づいていました。バーナーは逆さにしたアルガンのような形で、中央に尖端を持つ円形の炎を下に放射するように配置されています。空気とガスの通路は炎の真上にあり、炎によって加熱されます。1879年、フリードリヒ・シーメンスは、もともと暖房用に設計された装置を改良したこのタイプのランプを発売しました。その優れた光量から、このランプは当時としては最高のガスランプでした。その後、ウェンハム、クロマティらがこの同じ原理で動作するランプの特許を取得しました。

マードックは初期にアルガンバーナーを改良し、ガス燃焼の要件を満たすようにしました。煙突を用いることで、開放型バーナーよりも良好な燃焼と安定した炎を実現しました。彼をはじめとする研究者たちは、炎の温度が放出される光量に大きく影響することを認識し、金属の代わりにステアタイトなどの非伝導性材料を使用することで、熱伝導によって炎を冷却しました。これが、最終的に蓄熱式バーナーへと発展する初期のステップでした。

各種ガスバーナーの効率の増加は、次の値で示されます。これは、等消費率、つまり 1 時間あたり 1 立方フィートのガスに基づくおおよそのカンデラ電力です。

ガス1立方フィートあたり
1時間あたりのカンデラ光
魚の尾のような炎（サイズによって異なる） 0.6から2.5
アルガンド、改善次第 2.9から3.5
再生型 7～10
ガス灯の可能性は複数の国で認識され、それらの国々全てがその発展に貢献したことは明らかです。初期の記録のいくつかは主にイギリスから引用されていますが、これらは直面した困難の例として提示するに過ぎません。先駆者たちがガス灯を成熟させようとしていた他の国々でも、同様の論争が起こったことは疑いありません。しかし、この種の照明の初期の進歩の多くはイギリスで始まったことは確かです。ガス灯は繁栄する産業となる運命にあり、照明において非常に重要な役割を果たすため、近代におけるその発展については別の章で論じます。

7章
光生成の科学

これまでの章では、人工照明の歴史的発展の多くを紹介し、いくつかのテーマは、効率的で適切な光源の製造に関する問題に科学者たちが集中的に取り組み始めた近代にまで遡りました。多くの歴史的出来事については後の章で触れますが、読者は、この章でいくつかの一般的な物理原理を理解しておく必要があります。そうすれば、以降の章をより興味深く読むことができるでしょう。人工照明の観点から見ると、「暗黒時代」は19世紀まで長く続いたことがわかります。石油ランプとガス灯は20世紀初頭に本格的に開発され始めましたが、先駆者たちは主に機械的な詳細に注意を払い、燃料の化学についても多少注意を払いました。物理学が光源に応用されて初めて、急速な進歩が遂げられました。

古今東西を問わず、そしてほぼすべての現代の光源は、固体または固体粒子の白熱によって光を放射します。興味深いことに、炭素は一般的に光を放射する固体です。これは炭素の様々な物理的特性によるもので、その主なものは極めて高い熱伝導率です。融点。しかしながら、過去および現在における実用的な光源のほとんどは、大きく分けて二つの種類に分類できる。(1)固体または固体粒子が自身の燃焼によって加熱される光源、(2)固体が他の何らかの手段によって加熱される光源である。光源の中には両方の原理を含むものもあれば、どちらの原理にも当てはまらないものもある。木の破片、ろうそく、石油ランプ、ガス管などの燃焼物の明るい炎、そして燃焼物の燃えさしは第一の種類に該当する。白熱ガスマントル、電気フィラメント、そしてある程度はアークランプは第二の種類を代表する。ある種の「炎の」アークは両方の原理を含むが、蛍の光、燐光、そして「真空」管内の白熱ガスは、この簡略化された分類には含められない。これらの位置づけは後ほど明らかになる。

炎は人工光源として有力な役割を果たしてきたことは既に述べたとおりである。発光効率は低いものの、携帯性、利便性、そして分割性といった点において、依然として多くの利点がある。燃焼させて光を得るために用いられる物質は、固体であれ液体であれ、炭素を豊富に含み、炭素の固体粒子が白熱することで炎の明るさを生み出す。純粋な水素ガスの噴流は非常に高温で燃焼するが、その明るさは極めて低く、ほとんど目に見えない。固体粒子を炎に注入すれば、通常ははるかに多くの光が放出される。ブンゼン型ガスバーナーは、ガスに適切な割合で空気を混合することで完全燃焼を実現し、高温の炎を生み出す。淡い青色の炎。空気が流入する開口部が閉じられると、炎は明るく煙を帯びるようになる。煙や炭素粒子の存在からわかるように、炎の温度は下がり、完全燃焼は起こっていない。しかし、炎が明るくなるのは、炭素の固体粒子が炎を上昇する際に加熱され、それぞれが小さな光源となって輝くためである。

よく観察すると、マッチ、ろうそく、ガス灯の炎が均一に明るくないことに気づくでしょう。読者はマッチに火をつけ、炎を観察することで、このことを確認できます。炎の底部近くには必ず青みがかった、あるいは暗い部分があります。この明るさの低い部分では、空気が炭化水素の水素と結合し、炭化水素は気化して分解しています。ろうそくや燃える木の実の炎でさえ、固体または液体の炭化水素が燃焼前に気化するため、小型のガスプラントのようなものです。この部分では、より冷たい空気が流入するため、炎は完全燃焼するのに十分な温度に達しません。未燃焼の炭素粒子は、その通風によって上昇し、白熱するため、より明るい部分が生じます。完全燃焼の場合、炭素粒子は最終的に二酸化炭素に酸化され、逃げ出すことができません。金属片を炎に近づけると、すぐに煤や炭素で覆われます。これは、炭素と酸素の結合という化学反応が続く温度よりも低い温度にまで温度が下がってしまうためです。通常の「コウモリ翼」型の平らなガス炎は、中央部分の温度が底部で300°Fから底部で100°Fまで変化することがあります。上部では約3000°F（約1750℃）まで上昇します。中央部は2つのより高温の層に挟まれており、垂直方向の変動はそれほど大きくありません。上部の明るさは、下部で形成された白熱炭素によるものです。

科学者たちが炎の観察を通して、明るさは白熱した固体からの放射光によるものであることを発見すると、多くの実験への道が開かれました。ガス照明の初期には、照明効果とガスの化学組成の関係を明らかにするための研究が行われました。その研究結果と、炎に固体炭素が必要であるという知識が相まって、照明用ガスの改良につながりました。炭化水素を豊富に含み、さらに炭素を豊富に含むガスは、照明効果が高くなります。暖房効果は熱量単位に依存するため、1立方フィートあたりのカロリーやその他の熱量単位でのガスの評価は、暖房用ガスにのみ完全に当てはまります。化学組成は、照明効果をより適切に示す指標です。

科学的知識が深まるにつれ、光源の炎に固体物質を取り込もうとする努力がなされました。ガス中の炭素含有量にとどまらず、固体物質を実際に炎の中に投入することで、様々な白熱バーナーが開発されました。水素炎やブンゼンバーナーの炎に石灰片を置くと、熱くなり、明るく輝きます。水素と酸素を消費する吹管によってより高温の炎を発生させることで、石灰片の温度が上昇し、より強い光が得られました。パリでは、街路照明の本格的な試みが行われました。ジルコニア製のボタンを酸素・石炭・ガスの炎で加熱する実験が行われましたが、ボタンの急速な劣化のため失敗に終わりました。この実験の流れがライムライトの開発につながりました。白熱バーナーは広く使用され、電気の使用が一般的になるまでは、ライムライトは舞台やランタンスライドの映写の主力でした。今日でも、いくつかの用途で使用されています。「ライムライトの中で」という表現の由来は明らかです。実際に使用されていた酸水素ライムライトの光度は、一般的に200～400カンデラでした。バーナーを使用するにつれて、時々新しい石灰の表面を炎に当てないと、光は急速に減少します。高温では石灰は多少揮発性があり、表面の放射力が変化するようです。酸化ジルコニウムは石灰よりも優れた性能を発揮することが分かっています。

ガスバーナーは、より高温の炎を発生させ、そこに固体物質を投入して明るい光を得るために改良が重ねられました。多くの材料が使用されましたが、明らかに融点の高いものに限られていました。石灰、マグネシア、ジルコニア、そして類似の酸化物が効果的に使用されました。読者がこの単純な原理を検証する実験を試してみたいとお考えなら、写真撮影用の照明に使われるようなマグネシウムリボンをブンゼンバーナーの炎で点火してみましょう。燃焼中に注意深く保持すると、灰（マグネシア）のリボンが無傷で得られます。これをかすかに輝く炎の中に置くと、加熱されたときの白熱の輝きに驚かれることでしょう。この単純なこの実験は、この方向で光を生み出す可能性を示唆しています。当然のことながら、白金などの高融点金属が試され、白金線の網、つまり白金マントルが1880年頃に実用化されました。ナントの街は、この白金網マントルを使ったガスバーナーで照らされましたが、マントルは急速に劣化したため、実用化には至りませんでした。この一連の実験は最終的に計り知れない価値をもたらし、そこからガスマントルが発展したのです。

ジルコニア、トリア、セリア、エルビア、イットリア（これらはジルコニウムなどの酸化物）など、いわゆる「希土類元素」のグループは、多くの興味深い化学的性質を有し、その一部は現代の人工照明の開発に活用されてきました。これらは、特定の希少鉱物に見られる、非常に耐火性の高い白色または黄白色の​​酸化物です。それらのほとんどは、高温に加熱すると非常に明るく輝きます。この後者の特性は、光の性質と物質の放射特性を考慮すれば容易に説明できます。例えば、異なる物質、例えばガラスと石灰をブンゼンバーナーで同じ温度まで加熱し、両方を発光させるのに十分な温度にした場合を考えてみましょう。加熱条件は同じであるにもかかわらず、ガラスはかすかにしか光りませんが、石灰は明るく輝きます。ガラスは放射効率が低く、さらに、石灰は総エネルギーの比較的大きな割合を光エネルギーとして放射します。

後者の点は、読者が光の性質に関する記憶を呼び覚ますと、より明確になります。太陽、ろうそくの炎、白熱電球などの光源は、無線通信で使用される電磁波とほぼ同じような電磁波を発しています。ただし、波長ははるかに短いです。目は、受信局が様々な波長の電磁エネルギーを記録するように調整されているのと同様に、これらの電磁波の一部を光として記録することができます。太陽のような光源から発せられる電磁波はすべてが可視光線ではありません。つまり、すべてが光として知覚されるわけではありません。可視光線は可視スペクトルを構成し、可視放射エネルギーの異なる波長は、様々なスペクトル色の知覚を喚起することで現れます。視覚器官によって知覚できる最も短い波長の放射エネルギーは紫色の感覚を、最も長い波長の放射エネルギーは濃い赤色の感覚を喚起します。可視スペクトルのこれらの両極端の間では、主要なスペクトル色は、波長が短い順に青、緑、黄、橙、赤となります。光源から放射される電磁エネルギーのうち、波長が長すぎて目に光として知覚できないものは、「赤外線放射エネルギー」と呼ばれます。波長が短すぎて光として知覚できないものは、「紫外線放射エネルギー」と呼ばれます。高温の固体は、最も短い紫外線から最も長い赤外線まで、あらゆる波長の電磁エネルギーを放射します。

もう一つの複雑な点は、可視スペクトルの範囲内の波長のエネルギーの可視性または明度の変化です。明らかに、光を感じさせない量のエネルギーは可視にはなりません。これらの波長のエネルギーは可視スペクトルの端に近いエネルギーは、光を生成する効率が悪いです。黄緑色の感覚を喚起するエネルギーは、単位エネルギーあたりの光度が最も高く、最も効率的な光です。放射エネルギーの可視性または発光効率は、喚起される色に応じて、おおよそ次のように分類できます。黄緑、黄色、緑、オレンジ、青緑、赤、青、深紅、紫。

イギリスの科学者ニュートンは、可視スペクトルの発見について初めて説明しました。これは光の科学において非常に基本的な重要性を持つため、「ロンドン王立協会紀要」に掲載された彼の原論文の最初の段落は次のように引用されています。

1666年（この頃、私は球形以外の光学ガラスの研磨に取り組んでいました）、有名な色彩現象を試そうと、三角形のガラスプリズムを手に入れました。そこで、部屋を暗くし、窓枠に小さな穴を開けて太陽光を適量取り込むようにし、プリズムを部屋の入口に置き、反対側の壁に屈折させました。最初は、プリズムが作り出す鮮やかで強烈な色彩を眺めるのは、とても楽しい娯楽でした。しかし、しばらくして、より注意深く観察してみると、それらが長方形になっているのを見て驚きました。これは、一般的な屈折の法則によれば円形であるはずだったからです。側面は直線で終わっていましたが、端の部分では光の減衰が非常に緩やかであったため、その形状を正確に判断することは困難でした。それでも半円形のように見えました。

ニュートンでさえ、スペクトルに基づいて行われることになる大きな発展。

さて、希土類酸化物の特異な性質、すなわち炎で加熱されたときの並外れた輝きについて考えてみましょう。その理由は容易に理解できます。例えば、複数の物質を同じ温度に加熱した場合、同じ量のエネルギーを放射しても、明るさには大きな差があります。多くの物質は、吸収と放射の特性において「選択的」です。ある物質は光エネルギーをより多く放射し、赤外線エネルギーをより少なく放射しますが、別の物質はその逆の場合もあります。前者は後者よりも明るく見えるでしょう。光生成の研究者は、他の特性が良好なこのような「選択的」放射体を探し求めてきました。希土類元素は選択性という特性を持ち、幸いなことに非常に耐熱性が高いです。ウェルスバッハはマントルにこれらの元素を使用しましたが、その効率は部分的にこの選択性によるものです。最近の研究は、ガスマントルの原理を用いることで、はるかに高い光生成効率が達成可能であることを示しています。

炎の話に戻ると、異なる化学塩の溶液を炎の中に入れると、もう一つの興味深い物理現象が見られます。例えば、アスベスト片を塩化ナトリウム（食塩）に浸し、ブンゼン炎の中に入れると、淡青色の炎が突然黄色く光ります。これを他の塩で繰り返すと、それぞれに特徴的な色が見られます。黄色の炎はナトリウム特有のもので、分光器で調べると、鮮やかな黄色の線（実際には二重の線）が見られます。スペクトル線（スペクトル線）が見られます。これは化学で応用されるスペクトル分析の基礎となります。

あらゆる元素は、通常は線状のスペクトルを持つ固有のスペクトルを持っていますが、その複雑さは元素によって異なります。元素のスペクトルは紫外線領域にも線状スペクトルを示し、写真乾板、光電セル、その他の手段で研究することができます。また、元素のスペクトル線またはスペクトル帯は赤外線領域にも広がっており、ここではボロメータなどの装置を用いて、放射エネルギーを吸収時に発生する熱で検出することで研究されます。スペクトル分析は、最も精密な天秤よりもはるかに感度が高いです。例えば、塩粒を樽の水に溶かし、アスベスト片をその水に浸してブンゼンバーナーの炎にかざすと、ナトリウム特有の黄色を検出できます。この方法の可能性を示す素晴らしい例は、地球上で発見される前に太陽でヘリウムが発見されたことです。ヘリウムのスペクトル線は太陽のスペクトルで検出され、既知のどの元素でも説明できませんでした。しかしながら、元素のスペクトルは一般的に、その取得方法によって異なることを述べておく必要があります。通常使用される手段としては、電気火花、アーク、真空管内の放電、炎などが挙げられます。

スペクトルについては、光の生成において非常に重要であり、将来の開発においても重要な役割を果たす可能性が高いため、長々と説明されてきました。照明において、通常の炎に化学塩を注入する手法はほとんど利用されていませんが、電気照明がこの分野に導入されていなければ、このような開発は確実に進んでいたでしょう。しかし、この原理はアークランプに応用され、大きな成功を収めてきました。初期のアークランプでは単純な炭素電極が使用されていましたが、最新の炭素アークの中には、様々な塩を含浸させた炭素電極が使用されているものもあります。例えば、フッ化カルシウムを「炎」アークの炭素電極に使用すると、鮮やかな黄色の光が得られます。これらについては後ほど詳しく説明します。

この光発生原理に基づいて真空管が開発されました。クルックスは、様々なガスを管の中に封入し、低真空状態になるまで真空引きすることで、そのガスから発せられる光を研究しました。両端の電極に高電圧をかけると、残留ガスに放電が起こり、発光しました。様々なガスはそれぞれ特徴的なスペクトルを示し、それらが光発生源として適していることは一目瞭然です。

しかし、現在における光生成の最も一般的な原理は、物体の温度による放射である。電線を電気で加熱すると、光る前に非常に高温になる。この温度では、目に見えない赤外線エネルギーのみを放射しており、光生成効率はゼロである。熱くなるにつれて赤く見え始め、さらに温度を上げるとオレンジ色に変わり、太陽の温度、約10,000°Fまで加熱できれば白く見えるだろう。この間ずっと、その発光効率は増加していく。なぜなら、可視放射エネルギーの割合が増加するだけでなく、最も効果的な光エネルギーの量も増加するからである。しかし、白く見える時でさえ、大量の放射されるエネルギーは目に見えない赤外線と紫外線であり、これらは光を生成するのに効果がありません。そのため、この高温にある物質は、せいぜい光生成器としては非効率的です。

光生成科学のこの分野では、物質は高い融点だけでなく、可能な限り多くの可視エネルギーを選択的に、そして最も明るい特性で放射する能力も求められています。しかしながら、高温物体の温度放射を利用する現在の方法には、せいぜい限界があります。

今日の光源の発光効率は依然として非常に低いものの、過去半世紀の間に大きな進歩がありました。光生成効率をはるかに高い数値にまで引き上げるには、抜本的な変革が必要です。ホタルと燐光については多くのことが語られてきました。これらの光源は可視光線のみを放射すると考えられているため、光放射エネルギーの放射体としては効率的です。しかし、照明に広く応用できるようになるまでには、まだ多くの解明が必要です。紫外線を燐光物質に照射すると、かなりの明るさで輝きますが、触ると冷たく感じます。同じ明るさの物質は、その温度ゆえに高温になるため、燐光は「冷」光と呼ばれます。

読者が本文の特定の部分を理解するためには、特定の用語の知識が必要です。初期のろうそくは徐々に標準となり、均一ろうそくは高い精度が要求されない場合には今でも十分な標準となっています。その明るさは長さの単位としてフィートが恣意的に採用されたのと同じように、輝度と照度も単位となりました。他の光源の強度は、同じ光量の光を発するろうそくの本数、または本数の割合で表されました。しかし、ろうそくの光度は水平方向のみで測定されました。同様に、つい最近まで光源の光度は、特定の方向で測定されたろうそくの本数で表されていました。白熱電球は平均水平ろうそく本数で評価されていましたが、光度がすべての方向で同じであればそれで十分ですが、実際はそうではありません。したがって、一方向のろうそく光度は、総光出力の尺度にはなりません。

光源が全方向に1キャンドルの光度を持つ場合、どの方向にも1フィートの距離にある場合の照度は1フットキャンドルと呼ばれます。これは照度の単位です。ルーメンは、照度が1フットキャンドルの場合に1平方フィートに当たる光の量です。半径1フィートの球の面積は4ペンス、つまり12.57平方フィートです。したがって、全方向に1キャンドルの光度を持つ光源は12.57ルーメンを放射します。これは光の総量を測定するのに適切な単位であり、発光効率はワット当たりのルーメン、1立方フィート当たりのガス時間当たりのルーメンなどで表される場合があります。

もちろん、光源の効率は、コストで表現されれば消費者にとって関心の高いものとなることが多い。しかし、実用的な観点から見ると、光源の効率を左右する要素は数多くある。 もう一つの重要な要素、すなわち満足度。したがって、消費者の観点から見た人工照明の効率は、満足度とコストの比であるべきである。しかし、科学者が主に関心を持つのは、ワット当たりルーメン、つまり所定の消費率またはエネルギー放出率から得られる光量で表される光源の効率である。この光源評価方法では、光を感じさせないほどのエネルギーを放射する光源、あるいはせいぜい光として効率の悪い波長の光源が不利になる。最も視認性の高い波長、言い換えれば黄緑色の感覚を刺激する波長の放射エネルギーこそが、光を感じさせるのに最も効率的である。もちろん、この理論的な理想に近い光源は存在せず、現実的な理想となる可能性も低い。単色の黄緑色の光の下では、魔法のような色のドレープは消え、周囲はこの色相の単色光に染まるだろう。この色と対比する色がないため、世界は無色となる。太陽光のようなあらゆる色を含む光源の下で赤色に見える物体が、単色の黄緑色の光の下では黒または暗い灰色に見えることを考えれば、これは明らかである。現在の状況下では、赤色は他の色との対比によって生き生きとしている。なぜなら、他の色は、現在の光源のほとんどがそれらの色相を含んでいるという事実によって生き生きとしているからである。読者は、例えば赤い物体が赤く見えるのは、反射（または透過）するためであることをご存じであると仮定する。赤色の光線を吸収し、光源の他の光線を吸収します。つまり、色は選択吸収反射、あるいは透過によって生じます。

おそらく、一般的な活動に最も一般的に満足できる理想的な光源は、正午の太陽光に相当する白色光です。これを科学的な理想として選択するならば、最も効率的な光を理想とするよりも、現代の光源ははるかに「効率的」です。

光（黄緑色）の感覚を生み出すのに最も効率的な放射エネルギーの発光効率は、1ワットあたり約625ルーメンです。つまり、この波長のエネルギーのみを仮想光源から放射した場合、1ワットあたり625ルーメンの光量となります。最も効率的な白色光の発光効率は1ワットあたり約265ルーメンです。言い換えれば、仮想光源が可視波長のエネルギーのみを、白色の感覚を生み出す割合で放射した場合、1ワットあたり265ルーメンの光量となります。このような白色光を純粋な温度放射、つまり現在では実現不可能な10,000°F（約4,600℃）の通常の放射体によって得た場合、発光効率は約100ルーメン/ワットとなります。通常の放射体は、理論的な放射法則によって示されるスペクトルのどの部分においても、選択的に多かれ少なかれエネルギーを放射することなく、その温度によってエネルギーを放射します。これは「黒体」または通常の放射体と呼ばれます。現代の照明器具の発光効率は1ワットあたり5ルーメンから30ルーメンの範囲であるため、限界効率に達するまでにはまだ多くの課題が残されています。

各種ガスバーナーから、1 時間あたりに消費されるガス 1 立方フィートあたりに得られる光量は、開放型ガス炎では 5 ～ 30 ルーメン、アルガンバーナーでは 35 ～ 40 ルーメン、再生型ランプでは 50 ～ 75 ルーメン、ガスマントルでは 200 ～ 250 ルーメンです。

光源の開発においては、当然のことながら、燃焼や化学反応によって発生するガスの有害な影響は避けなければなりません。アークから発生する煙の中には有害なものもありますが、本来の用途で使用すれば、市販のアークは危険なものではないようです。ガスバーナーは大気中の酸素を奪い、ガスを発生させますが、このガスは完全燃焼すれば無害です。酸素が消費される場所では十分な換気が必要であることは、衛生の専門家が提示したデータからも明らかです。標準的なろうそくを燃焼させると、成人1人分とほぼ同じ程度に室内の空気が汚染されます。一般的な灯油ランプは、6人分に相当する量の空気を汚染します。一般的なシングルマントルバーナーは、2～3人分に相当する量の空気を汚染します。

光生成の進歩を俯瞰的に把握するために、いくつかの光源の相対的な発光効率を概算で示した以下の表をご覧ください。これらの効率は、最も効率的な光（黄緑色）を基準としています。

 効率

（パーセント）。
精子キャンドル 0.02
ガス炎 .04
白熱ガスマントル .19
炭素フィラメントランプ .05
真空マツダランプ 1.3
ガス入りマツダランプ 2～3
アークランプ 2から7
「黒体」から放射される白色光 16
最も効率的な白色光 40
ホタル 95
最も効率的な光（黄緑） 100
光源の発光効率はランプの発光効率とは区別されます。前者は、光源から放射されるエネルギー量に対する生成される光の比率です。後者は、装置で消費される総エネルギー量に対する生成される光の比率です。言い換えれば、ランプの発光効率は光源の発光効率よりも低くなります。これは、光源以外のランプ部品でのエネルギー消費が考慮されるためです。これらの追加損失はアークランプの機構では顕著ですが、真空白熱フィラメントランプではほとんど無視できます。ホタルの場合、これらの損失は不明であるため、光源としてのみ発光効率を測定できます。照明植物としての効率は、おそらくかなり低いでしょう。

8章
現代のガス照明
既に述べたように、公共サービスとしての照明産業は約1世紀前にロンドンで誕生し、その後まもなく大陸でも公共サービスのための会社が設立されました。この初期の頃から、ガス灯は長らく公共サービス会社が供給する唯一の照明器具でした。18世紀にアルガンが石油ランプを改良するまで、照明技術は時代を超えてほとんど進歩しませんでした。ピラミッドが建設された当時は、ろうそくや裸火の石油ランプが使用されており、19世紀に入るまでこれらは一般的でした。実際、最初のガス灯が設置されてから数十年を経て、この照明が改良された石油ランプやろうそくに取って代わり始めました。ガス灯が中流階級や貧困層の家庭に普及し始めたのは、1850年頃になってからでした。19世紀前半、平均的な家庭の照明は、現在の住宅で使用される単一の光源から得られる照明よりも少なかったものの、それでも住宅照明の総費用は大幅に減少しました。人類の社会活動と産業活動を、人工照明の発展と並行して様々な時代ごとに視覚化すると、密接な関係が明らかになります。人工照明は、科学、発明、商業、産業と単に歩調を合わせて発展したのでしょうか、それとも、その道を照らしたのでしょうか。

ガス灯はイギリスで誕生しましたが、すぐに他の地域でも注目を集めるようになりました。1815年、アメリカで初めてガス工場を建設する試みがフィラデルフィアで行われましたが、進展は遅く、結果としてボルチモアとニューヨークがガス工場の建設を主導することになりました。照明の進歩を意味する提案に対する抗議活動は数多く記録されています。今では笑い話ですが、こうしたことは人々のこうした問題に対する無気力さを物語っています。ボルマンがパイプガスによるフィラデルフィアの照明計画を立案していた1833年、著名な市民グループが抗議活動を行い、ガス使用の悲惨な結果を示そうとしました。しかし、この抗議活動は失敗に終わり、1835年にフィラデルフィアにガス工場が設立されました。こうして、ウォルター・スコット卿にとっては狂人が企てた「疫病的な革新」と思われたガス灯は、初期の困難を乗り越え、強力な産業へと成長しました。継続的な改良と生産量の増加は、照明の増加と適切化によって文明の進路を変えただけでなく、19 世紀を通じて照明にかかるコストを当初のコストのほんの一部にまで削減しました。

1800年のフィラデルフィア市を想像してみてください。人口約5万人のフィラデルフィアは、街の照明を全てろうそくと石油ランプに頼っていました。1817年には、ワシントンの誕生日を祝って盛大な舞踏会が開かれ、500人のエリートが出席しました。この時の古い記録によると、会場は2000本の蝋燭で照らされていました。この照明費用は、現在同様の照明を点灯するのにかかる費用の100倍にも上りました。フィラデルフィアのような都市の現在の複雑な活動を想像できるでしょうか？人口約200万人のフィラデルフィアが、1世紀前の照明環境下でどのように暮らしていたでしょうか？今日、市内には5万基以上の街灯があります。1世紀前の住民一人につき1基の割合です。これらの街灯のうち、約2万5000基はガス灯を使用しています。この一例がガス灯の代表的な例です。ガス灯は「光の時代」の幕開けとなり、その発展の波瀾万丈を支えました。この間、アメリカ合衆国におけるガス消費量は1日あたり30億立方フィートにまで増加しました。1910年には、照明のみの用途で1000億立方フィート近くが使用されました。アメリカ合衆国は豊富な天然ガスの供給に恵まれてきましたが、それが枯渇する一方で、新たな油田が次々と発見されているため、原材料に関しては、ガス灯の将来は長きにわたって保証されています。

ガス灯の存続はガスマントルの出現によるものです。ガス灯が登場した頃には、既に電灯が発明されていたからです。電灯は、来たる世紀の強力な光源となる運命にあり、ガスマントルがなければガス灯の繁栄はなかったでしょう。アウアー・フォン・ヴェルスバッハは希土類元素の分光学的研究を行っていた際に、これらの物質を加熱するという問題に直面しました。彼は、元素を炎に注入して研究する通常の方法のバリエーションとして、これらの塩の溶液に綿を浸しました。綿を燃焼させた後、彼は金属の酸化物でできた元の布のレプリカが得られたことを発見しました。そして、これを炎の中に置くと、鮮やかに輝きました。

このことから彼は、彼は照明用途のマントルを考案し、1885年には商業的に使用開始しました。最初のマントルは満足のいくものではありませんでしたが、1886年にトリウムの酸化物であるトリアを他の希土類酸化物と組み合わせて改良されました。彼のマントルは強度が向上しただけでなく、より多くの光を発するようになりました。その後、彼は酸化物を精製することでマントルを大幅に改良し、最終的に少量のセリウムの酸化物であるセリアを加えることで偉大な成功を収めました。ヴェルスバッハの多大な功績は高く評価されるべきです。彼は多くの困難を克服し、ついに耐久性のあるマントルを世界に送り出し、それまでガスから得られていた光量を大幅に増加させました。

マントルの物理的特性は、素材と使用される希土類元素によって決まります。燃焼時に過度に収縮してはならず、灰は多孔質のままでなければなりません。トリアのみを使用したマントルは光源として不十分ですが、少量のセリアを加えるとマントルは明るく輝くことが分かっています。実験の結果、希土類元素含有量の最適な割合は、セリア1に対してトリア99であることが分かりました。セリアの割合が多すぎても少なすぎても、光量は減少します。マントルの灰に含まれるこれらの酸化物の実際の割合は約10%で、セリアの含有量は約1000分の1となります。

マントルは、綿などの繊維を円筒状に編み、硝酸セリウムと硝酸トリウムの溶液に浸して作られます。円筒の片方の端をアスベスト糸で縫い合わせ、バーナーの上にマントルを支えるループも作ります。マントルが乾燥した後、適切な形態にするには、燃焼させます。有機物は消失し、硝酸塩は酸化物に変換されます。この「燃焼」が完了し、残留する黒ずみが除去された後、マントルはコロジオンに浸されます。これにより、輸送や取り扱いが容易になります。コロジオンとは、アルコールとエーテルに溶解した火薬綿の溶液で、乾燥時の過度の収縮を防ぐためにヒマシ油などの油が加えられています。

マントルの生地の材質と構造については、多くの研究がなされてきました。最初は綿が使用され、その後ラミー繊維が導入されました。ラミーのマントルは綿のマントルよりも耐久性が高いことが分かりました。後に、マントルはアンモニア水に浸漬してシルケット加工され、この処理によってより丈夫な素材が生まれました。最新の開発では、人造絹を基布として使用し、強度、柔軟性、形状の永続性、発光特性の永続性において、従来のマントルより優れたマントルを実現しました。この人造絹のマントルは、数百時間使用した後でも取り扱いが可能です。この大きな進歩は、人造絹の繊維が焼き尽くされた後、繊維が以前のマントルのような多孔質ではなく、固体で連続しているという事実によるものと思われます。

マントルから発せられる光の色彩値は、希土類元素の割合を変えることで大きく変化します。光の黄色みはセリアに起因することが分かっており、セリアの割合を変えることで光の色を変化させることができる可能性があります。

反転したマントルはより大きな可能性をもたらしたガス照明へと移行した。光は容易に下向きに照射することができ、逆さにしたボウル型などの多くの器具が開発された。実際、ガス照明器具の設計者はより大きな困難に直面したにもかかわらず、照明器具とその得られる照明効果は電気照明のそれに匹敵した。ブンゼン原理に基づく逆さバーナーの設計には多くの問題があったが、最終的には満足のいく解決に至った。近年、ガスバーナーの効率に関する研究が盛んに行われ、その結果、高いレベルの開発が達成された。

電気点火には、一般的に電気火花を利用するいくつかの方法が開発されてきました。電気点火と遠隔制御の発達は、特にガスによる街路照明に大きな進歩をもたらしました。遠隔制御用のガスバルブは、ガス圧と電磁石によって作動します。概して、ガス照明の技術者は、そのハンディキャップを考慮すると、電気照明の進歩に驚くほど追いついてきました。

マントルの下で一定時間内により多くのガスを燃焼させ、光出力を高めることを目的とした様々なタイプのバーナーが登場しました。これらの開発により、当初はガス圧力が通常の数倍に高められた圧力システムが開発されました。この高圧下でガスは混合管に供給され、同時に十分な量の空気も引き込まれます。こうしてバーナーにおける燃焼は、通常の圧力で到達する点を超えて促進されます。通常のガス圧力は数インチの水の圧力に相当しますが、高圧では特定のシステムでは、水圧が最大60インチ（約150cm）にも達します。この高圧システムでは、マントルバーナーは1立方フィートあたり1時間あたり最大500ルーメンのガスを生成します。

ガス照明の燃料には、天然ガス、気化水性ガス、石炭を蒸留して得られる石炭ガスがありますが、人工ガスの製造方法は様々です。石炭ガスは特定の種類の石炭を蒸留して分析的に製造されますが、水性ガスと発生炉ガスは、複数の成分を互いに作用させることで合成されます。気化水性ガスは、固定炭素、蒸気、油、あるいは蒸気と油から作られます。発生炉ガスは、固定炭素に蒸気、空気、またはその両方を作用させることで作られます。蒸気と油から作られる水性ガスは、通常、原料が容易に入手できる場所に限られます。ガスの組成は、その加熱効果と照明効果を決定し、一方に有利な成分が、必ずしも他方にも有利であるとは限りません。石炭ガスは通常、気化水性ガスよりも照明効果が低くなります。例えば、石炭ガスは水性ガスよりも水素を多く含み、水素は燃焼時にほとんど光を発しないことはよく知られています。

前章で述べたように、照明用途の石炭からのガス蒸留は18世紀後半に始まりました。この始まりから、石炭ガス製造は大規模かつ複雑な産業へと発展しました。その方法は本質的には破壊蒸留です。石炭をレトルトに入れ、外部の火で加熱して約700°F（約220℃）の温度に達すると、石炭は溶融し始め、炭化水素蒸気が発生します。 蒸気は蒸発します。これらは通常、パラフィンとオレフィンです。温度が上昇すると、これらの炭化水素は影響を受け始めます。長い間存在していた化学結合が分解され、炭素と水素の原子が再配置されます。実際の化学反応は非常に複雑になり、ある程度不確実性に包まれています。この最終段階で、ガスの照度と発熱量が決定されます。通常、石炭からガス状および液体の生成物を完全に蒸留するには約4時間かかります。このプロセスでは多くの興味深い化学的問題が生じますが、本書では温度と時間の影響について論じることはできません。石炭ガスに加えて、原料、手順、市場に応じてさまざまな副産物が得られます。

石炭ガスを生産した後は、精製し、少なくとも硫化水素を除去する必要があります。その方法の一つとして、水とアンモニアでガスを洗浄する方法があります。この方法では、二酸化炭素と青酸もある程度除去されます。その他の不要な成分は、状況に応じて化学的に除去されます。精製されたガスはガスホルダーに送られますが、もちろん、この間ずっと圧力が制御され、本管内の圧力が一定に保たれます。

照明用途におけるガス濃縮、すなわち安価な燃料から、あるいは安価なプロセスで照明価値の高いガスを生産することには、多くの注目が集まっている。これは、石炭の蒸留時に得られるタールを分解することによって行われてきた。これらのガスを石炭ガスに加える；気化した水ガスを石炭ガスと混合する；劣悪な石炭ガスを気化させる；および石油ガスを劣悪な石炭ガスと混合する。

水性ガスは照明としての価値は低いが、気化させると明るい炎を上げて燃焼する。水性ガスは、石炭またはコークスの燃料層を強制空気で昇温し、その後空気を遮断し、白熱燃料に蒸気を通すことで生成される。これにより水素と一酸化炭素が発生する。気化水性ガスを製造するには、石油ガスを混合する。石油ガスは、レトルトで油を加熱することで生成される。

様々な種類のガスが製造されており、その種類は要件と入手可能な原材料によって決まります。1トンの燃料から得られる照明用ガスの量は、もちろん、製造方法、原材料、そして燃料の用途によって異なります。石炭1トンあたりの石炭ガス生産量は、10,000立方フィートのオーダーです。石炭ガス蒸留炉の典型的な重量当たりの収率は、以下のとおりです。

10,000立方フィートのガス 17 あたり セント。
コーラ 70 「 「
タール 5 「 「
アンモニア液 8 「 「
コークスは純粋な炭素ではなく、揮発性のない鉱物を含んでおり、コークスを燃焼させると、元の石炭が燃焼したのと同じように灰として残ります。石炭ガス生産に使用されるレトルトの頂部には、純粋な炭素が堆積しています。これは電弧炭素やその他の用途に使用されます。タールからは、アニリン染料、ベンゼン、石炭酸、ピクリン酸、ナフタレン、ピッチ、アントラセン、サッカリンなど多くの製品が生成されます。

石炭から蒸留されたガスの典型的な分析は、おおよそ次のようになります。

炭化水素 40 あたり セント。
水素 50 「 「
一酸化炭素 4 「 「
窒素 4 「 「
二酸化炭素 1 「 「
その他の様々なガス 1 「 「
照明ガスは特定の化合物ではなく、複数のガスの混合物であることがわかります。これらのガスの割合は、照明効果を得るために可能な限り制御されており、照明としての価値がないか、有害でさえあるガスはごくわずかな割合にまで減らされています。成分は、発光性の炭化水素、主に熱を発生するガス、そして不純物で構成されています。照明ガスに含まれる主な炭化水素は次のとおりです。

エチレン C 2 H 4 クロトニレン C4H6​​​
プロピレン C 3 H 6 ベンゼン C6H6​​​
ブチレン C4H8​​​ トルエン C 7 H 8
アミレン C 5 H 10 キシレン C 8 H 10
アセチレン C 2 H 2 メタン CH 4
アリーレン C 3 H 4 エタン C2H6​​​
照明において重要な役割を果たしてきたガスの一つにアセチレンがあります。これは水と炭化カルシウムの反応によって生成されます。商業規模で容易に生産できるガスの中で、体積当たりの光量でこれほど大きな光を生み出すものは他にありません。アセチレンは、他の照明用ガスの製造に使用される原料よりも、一定量あたりのガス収率がはるかに高い原料から容易に製造できるという大きな利点があります。カルシウムカーバイドと水からアセチレンを製造するという簡便さは、このガスにいくつかの点で大きな利点をもたらします。住宅やガスや電気が利用できない場所の個別照明に使用されてきました。また、スペースが限られている場合にも利点があり、これらの目的で電気照明が開発される以前は、自動車、モーターボート、船舶、灯台、鉄道車両などにある程度採用されていました。

アセチレンの炎の色は申し分なく、ほとんどの炎と比べて非常に明るい。興味深い実験として、炎に火花ギャップを設け、そこに一連の火花を飛ばすという方法がある。条件が適切であれば、炎は非常に明るくなる。適切な圧力で適切な噴流からガスが噴出すると、炎は非常に安定する。その発光効率は、照明室において他の開放型ガス炎よりも優れている。なぜなら、同じ光量で空気を汚染し、酸素の消耗が少ないからである。もちろん、これらの点ではガスマントルの方が優れている。

水と炭化カルシウムを混ぜ合わせたときに起こる反応は複分解であり、次のように表されます。

CaC 2 + H 2 O = C 2 H 2 + CaO

生成物はアセチレンガスと酸化カルシウム、または石灰であることが分かります。石灰は吸湿性があるため、アセチレン発生装置内で水または水蒸気と共存すると、実際には消石灰と呼ばれる水酸化カルシウム（Ca(OH) 2 ）になります。この炭化カルシウムに不純物が含まれている場合、室内照明に安全に使用する前にガスを精製する必要があることがあります。

アセチレン照明に使用されるバーナーとマントルは、細かい部分でアセチレン照明用に特別に調整されている点を除けば、他のガス照明に使用されるものと本質的に同じです。

この国におけるカルシウムカーバイドの主な供給源は電気炉です。ナイアガラ発電所などの水力発電開発による安価な電力は、地球から様々な元素を産出するのに大きく貢献しました。アルミニウムは地表の土壌に広く存在しています。これは、アルミニウムの酸化物であるアルミナが粘土の主成分であるためです。しかし、アルミニウムと酸素という元素は互いに強く結合しているため、非常に高温の電気炉によってのみ、大規模な商業規模で分離することが可能になりました。同様に、カルシウムは地表上の様々な化合物に含まれています。石灰岩は広く存在するため、石灰の酸化物と炭酸塩は広く分布しています。しかし、カルシウムは化合物中の他の元素と強く結合するため、それを分解するには電気炉が必要でした。カルシウムカーバイドが安価であるのは、安価な電力の開発によるものです。カルシウムカーバイドは、電気炉の副産物として、炉の処理過程で生じた廃棄物に誤って水をかけたことで発見されたと言われています。カルシウムカーバイドの商業規模の製造の発見は独立照明にとって大きな恩恵となってきました。電気照明は自動車照明の地位を奪い、田舎の家庭の照明にも浸透しつつあります。アセチレンは今後も長年使用され続けるでしょうが、その未来は数年前ほど明るくは見えません。

ピンチガスは、この国で鉄道客車である程度使用されており、石油やその他の鉱油を外部加熱された蒸留釜で分解蒸留することによって生成される石油ガスです。この生成物は主にメタンと重質炭化水素から成り、少量の水素を含みます。鉄道の黎明期には、夜間は運行されない列車もあり、運行されている列車でも必ずしも照明が点灯しているとは限りませんでした。当初は圧縮石炭ガスで鉄道車両を照明する試みがなされましたが、大きなタンクが必要になるという欠点がありました。貯蔵スペースが限られている場合、体積当たりの照明価値が高いガスが求められることは明らかで、ピンチは石油ガスに注目しました。ガスは圧縮されると照明価値が低下しますが、石油ガスの照明価値の低下は石炭ガスの約半分です。1880年頃、ピンチは灯台当局の要求を満たすシリンダーとブイの溶接方法を開発し、圧縮ガスを充填したこれらの灯台を供給できるようになりました。こうしてブイはガスタンクの役割を果たした。彼は風や波に左右されずに灯り続けるランタンを考案し、圧縮ガスシステムの開発に着手した。彼はガスを1平方インチあたり約150ポンドの圧力まで圧縮し、1平方インチあたり約1ポンドの圧力でバーナーにガスを送る減圧装置を考案する必要があった。この減圧装置は長年にわたる厳しい運用に耐え、優れた性能を発揮しました。このシステムは1880年に船舶と鉄道に導入され始め、長年にわたり優れた性能を発揮してきました。

ガス灯は商業と産業の発展を促し、社会の進歩を促進することで人類の活動に多大な影響を与えてきましたが、最終的に主導権を握った照明器具は、人工照明の可能性と影響力を拡大しました。わずか一世紀の間に、文明人は自らが制御できる分野において、自然光からほぼ完全に独立しています。次の世紀が何をもたらすかは、過去の成果からのみ予測できます。過去の成果は、想像を絶する可能性を示しています。

9
電気アーク
1800年初頭、ボルタはロンドン王立協会会長に宛てた手紙の中で、現在ボルタ電池として知られる画期的な装置の発見を発表しました。この手紙は学術誌に掲載され、科学者たちの間で大きな反響を呼び、彼らは直ちに特定の電気現象の積極的な研究を開始しました。ボルタは、あらゆる金属を直列に並べると、各金属は直列で次の金属と接触したときに正の電位を示すことを示しました。彼は、亜鉛と銅からなる金属円盤を交互に重ね、濡れた布で隔てた円盤を作製しました。当初は単なる接触だけで十分だと考えていましたが、後に化学反応が起こることが示され、ボルタ電池の製造は急速に進歩しました。円盤作製後の次のステップは、水または希酸を入れたカップに銅と亜鉛の細片を2枚ずつ入れることでした。ボルタは電気科学と電気技術の発展に大きく貢献したその発見により、多くの栄誉を受けた。その中には、電気実験を展示するためにボナパルトからパリに招かれ、その栄誉を讃えて鋳造されたメダルを受け取ることなどがある。

ボルタが栄誉を浴びている一方で、様々な科学者が大きな熱意を持って新しい分野に参入していた。研究分野は多岐にわたり、その中には電流の発熱量、特に回路を遮断することで発生する電気火花の発熱量が含まれていました。1800年後半、ハンフリー・デービー卿は初めて火花点として木炭を使用しました。翌年、王立協会での講演で、彼は木炭2個の間を伝わる「火花」が真鍮球間よりも大きく、より輝いていることを説明・実証しました。明らかに、彼は純粋な火花ではなく、微弱なアークを発生させていたようです。その後数年間、イギリス、フランス、ドイツの多くの科学者が、アークに近接する電気現象の研究成果を発表しました。

王立協会会員の募金により、2000個のセルからなるボルタ電池が完成し、1808年にデービーは大規模なアーク放電を披露しました。これらの初期の研究報告書から、誰が最初に火花とアーク放電の違いを認識したのかを判断するのは困難です。確かに、記述からは単純な火花放電の実験は行われていなかったことが分かりますが、当時利用可能な電流源は非常に抵抗が高く、微弱なアーク放電しか発生できませんでした。1809年、デービーは1000枚のボルタ極板から電流を流すことで得られるアーク放電を公に披露しました。彼はこれを「長さ1.5インチから3.75インチの、非常に明るい炎」と表現しました。

王立協会の図書館には、1805年と1812年にデイビーが作成したノートが2冊の大きな巻物として収蔵されている。これらは整理され、ページ分けされている。ファラデーは、後に電気の科学と技術の発展に大きく貢献することになる運命にあった。この巻の一つには、デービーによる講義実験の記録があり、それは確かに電弧の記述である。その記録の抜粋は以下の通りである。

火花（おそらくアーク）は、太陽の光に匹敵するほど強烈で、…熱せられた空気中に長さ約7.6cmの、まばゆいばかりの光を放つ放電を発生させた。この炎によって、これまで溶融しなかった複数の物体が溶融した。…木炭は蒸発させられ、真空中で黒鉛が溶融したように見えた。木炭はオキシムリア酸中でこの炎によって白く燃え上がり、揮発したが、分解はされなかった。

デイビーの電気源は2000枚のボルタ電池であり、そのことを考慮すると、これが電気火花であったはずがないことは明らかである。デイビーは後にメモの中でこう続けている。

…炭は白く燃え上がり、先端を互いに引き離すと、少なくとも 4 インチの空間で熱せられた空気を通して一定の放電が起こり、中央で幅広く円錐形をした非常に明るい上昇する光のアーチが生成されました。

これは間違いなく電気アークの描写です。電極は水平に配置されていたため、アークも水平でした。加熱された空気の上昇により、アークはアーチ状に上昇する傾向がありました。このことから「アーク」という用語が生まれ、1820年にデービー自身がこのアークを「アーク」と名付けました。電気炎、すなわち「アーク」。この名称は、二つのカーボンが垂直の同軸に配置され、アークがもはや「アーチ状」ではなくなった後も使われ続けました。1820年の興味深い科学的発見は、アラゴとデイビーがそれぞれ独立して、アークは磁石によって偏向できること、そしてアークは電流を流す電線と同様に周囲に磁場が存在することを発見したことです。この発見は、傾斜したカーボンが使用される現代のアークランプに利用されています。これらのアークでは、磁石がアークを所定の位置に保持します。磁石がなければ、アークはカーボンを登って消えてしまうからです。

1838年、ガッシオは電気アークの正極の温度が負極の温度よりもはるかに高いことを発見しました。これは電子理論において、負の電子、つまり電気の粒子が正極に衝突することで説明されます。この温度差は後に直流アーク灯の設計に考慮されました。通常のアークからの光のほとんどは正極の端から放射されるため、正極は負極の上に配置されました。このようにして、アークからの光のほとんどは、必要な場所の下方に向けられます。現代において、通常の直流アークが間接照明に使用されている例はごくわずかですが、その場合、アークは反転したシェードの上に配置され、正極のカーボンは負極のカーボンの下に配置されます。ガッシオは、同じ材質で同じ直径の2本の水平な電線の両端にアークを放電させることで、正極が負極よりも高温であることを初めて証明しました。しばらくアークを点灯させた後、正極の電線は下向きに曲がるほどの距離が溶けましたが、ネガはまったくまっすぐなままでした。

初期の実験では、電極に木炭が使用されていましたが、アークの高熱のため、急速に燃え尽きてしまいました。1843年、フーコーが石炭ガス製造時に石炭を蒸留するレトルトに堆積した炭素から初めて電極を作製したことで、画期的な進歩が遂げられました。しかし、木炭は柔らかく多孔質であるため、より長いアークとより大きな炎を生み出します。1877年には、「芯入り」炭素が導入されました。これは、柔らかい炭素の芯を持つ硬質成形炭素棒で構成されています。これは木炭と硬質炭素の利点を兼ね備えており、芯はより速く燃え尽きるため、アークを中央に保持する傾向があります。現代の一般的なアークランプ用炭素は、一般的にレトルト炭素、煤、コールタールの混合物から作られています。このペーストを金型に通し、炭素をかなり高温で焼き固めます。ススとレトルトカーボンの配合比を変えることで、必要に応じてカーボンの硬度を変えることができます。コア付きカーボンは、ダイの中心に小さな棒を挿入することで作られ、中空のコアを形成します。このコアに、より柔らかいカーボンを充填することもできます。

電流源に接続された2つの炭素原子を近づけると回路が完成し、電流が流れます。この2つの炭素原子がわずかに離れると、アークが発生します。アークが炭素原子を燃焼させると、炭素原子は消耗し、直流の場合は正極側が負極側よりも急速に長さが減少します。これは主に、非常に短い電流が流れるためです。正極先端は高温になり、炭素が十分に沸騰します。正極先端にはクレーターが形成されますが、これは通常のアーク放電における正極炭素の特徴ですが、アーク長が長くなるにつれて浅くなります。負極先端には明るい点があり、そこにアークの一端が接続されます。アークが消耗するにつれてアーク長が増加し、抵抗も増加し、最終的にはアークを維持するのに十分な電流が流れなくなります。するとアークは消え、再始動するには炭素を接近させて分離させる必要があります。現代のアークランプの機構は、電磁石の巧妙な利用によってこれらの機能を自動的に実行します。

アークの内側は紫色で、外側は緑がかった黄色です。負極先端の白熱点は、通常、タールなどの炭素成分からなる攪拌された小球の縁取りに囲まれています。正極クレーターから負極先端に物質が堆積することが多く、これらの堆積物が先端を丸くすることがあります。この堆積物は、アークの適切な形成やアークからの光を妨げることがあります。ヒス音の原因となることがよくありますが、このヒス音は電流が十分に増加すれば、アークの長さに関わらず発生します。ヒス音は、クレーターが過電流によって拡大し、炭素の断面積の境界を超えることで発生すると考えられます。そのため、炭素は側面を伝わって空気中の酸素と接触します。このようにして、炭素は、高温のクレーターが小さく、アーク自体によって空気から保護されている場合のように気化するのではなく、直接燃焼します。正極クレーターの温度は6000～7000°F（華氏約3000～4000度）程度です。加圧アークの明るさは人工的に生み出されるものの中で最大であり、非常に強いです。アークを高圧下に置くことで、太陽の明るさに達することができます。負極の先端の最も高温の部分の温度は、正極の先端よりも約1000度低くなります。

1870年にグラム発電機が開発され、実用的な電流源が実現するまで、アークランプの需要はそれほど高まりませんでした。1876年、ヤブロチコフは2本の炭素棒を並べて絶縁材で隔てた、有名な「電気キャンドル」を発明しました。この国では、ブラッシュが開放型アークランプ開発の先駆者となりました。1877年には、アークランプと、電力を供給する効率的な発電機を発明しました。最初のアークランプは通常の直流開放型アークで、炭素は高級コークス、ランプブラック、シロップから作られていました。これらのランプの上部の陽極炭素は、1時間あたり1～2インチの速度で消費されます。全光の約85%は上部（陽極）炭素から放射され、その大部分はクレーターから放射されるため、下部の炭素は必要以上に光を遮らないよう、可能な限り小さく作られています。オープンアークの正極カーボンは芯線入りであることが多く、負極カーボンはより小型の固体カーボンです。この組み合わせは非常に良好に動作しますが、屋外では固体カーボンが使用されることもあります。アーク両端の電圧は約50ボルトです。

1846年、ステイトは、ガラス容器に閉じ込められたアークの炭素は、空気が自由に入らない状態では、アークの炭素の消費速度が遅いことを発見した。アークは大気中で作動していた。ダイナモの登場後、アークランプの開発に注目が集まると、アークを封じ込めるというこの原理が再び検討された。1880年頃の初期の試みは、低電圧が使用されたために失敗に終わった。65ボルト以下の電圧では負極の先端が著しく増加するという発見がなされて初めて、より高い電圧が使用されるようになった。1893年には大幅な改良が完成し、ジャンダスは80ボルトで作動する封じ込めアークを開発した。マークスは、良好な封じ込めアークには小さな電流と80～85ボルトの高電圧が必要であることを示して、この封じ込めアークの成功に大きく貢献した。

密閉アークの原理は単純です。アークの周囲には、炭素の供給が許す限り密着したガラス球が配置されています。アークが点弧すると酸素は急速に消費され、加熱されたガスと密閉容器によって新鮮な空気の供給が抑制されます。その結果、炭素の消費速度は開放アークの約10分の1になります。陽極の先端にはクレーターは形成されず、アークは大きく揺れ動きます。密閉アークの発光効率は開放アークよりも低いですが、炭素の消費速度が遅く、メンテナンスの必要性が少ないため、好まれています。このアークは調整なしで100時間以上点灯するため、街灯として1週間以上メンテナンスなしで点灯します。開放アークは、あらゆる用途で…夜間燃焼用の灯火器には2組のカーボンが付属しており、1組目が消費されると2組目が自動的に使用されることから、密閉アーク灯の価値は明らかです。しかし、開放アーク灯も十分に機能し、さらなる改良が加えられました。急速に使用されなくなっています。

交流アーク灯は直流オープンアーク灯の登場後に開発され、広く利用されてきました。交流電流は通常1秒間に120回、つまり1秒間に60サイクルの完全なサイクルを繰り返すため、正極カーボンも負極カーボンもありません。先端には顕著なクレーターは形成されず、2つのカーボンはほぼ同じ速度で消費されます。カーボン先端の平均温度は直流アークの正極カーボン先端の平均温度よりも低いため、発光効率は低くなります。これらのアーク灯は、オープンタイプと密閉タイプの両方で製造されています。交流電流が機構部とアーク近傍の空気に及ぼす影響により、ハミング音が発生するのが特徴です。このハミング音は、直流アークで時折発生するシューという音とは全く異なります。ソフトカーボンを使用するとアークが大きくなり、この蒸気塊によってハミング音が大幅に軽減されるようです。密閉された交流アークの場合、ハミング音はあまり目立ちません。交流アークは、動く物体を注意深く観察することで簡単に検出できます。鉛筆やコインを素早く動かすと、光の脈動特性による複数の像が現れます。電流が反転するたびに、電流は電流値がゼロになり、アークは事実上消滅します。そのため、反転の中間点で明るさが最大になります。

これらすべてのアークのさまざまなタイプは、通常の照明のさまざまな要件を満たし、この照明生成方法を映写、舞台装置、灯台、サーチライト、およびその他の用途のニーズに適応させるために開発されました。

ここまでは、通常の炭素アークについて考察し、光の大部分は正極炭素の赤熱端から放射されることを見てきました。実際、アーク自体から放射される光はごくわずかです。アークランプ開発における論理的なステップは、明るい炎を得るために塩を導入することでした。この可能性は、通常のガス炎に適用された場合、長年知られていましたが、炭素に早くから適用されなかったのは驚くべきことです。1898年、ブレマーはカルシウム、バリウム、ストロンチウムのフッ化物を初めて導入したようです。塩は爆燃し、明るい炎が通常の弱いアーク炎を包み込みます。これらのアークから放射される光の大部分はアーク自体から放射されるため、「炎アーク」と呼ばれます。

炭素に金属塩を導入することで、アークランプの可能性は大きく広がりました。このランプの発光出力は、同じ量の電気エネルギーを使用した通常の炭素アークよりもはるかに大きくなります。さらに、様々な塩を用いることで、光の色やスペクトル特性を広範囲に変化させることができます。例えば、炭素にフッ化カルシウムを含浸させた場合、分光器でアーク炎を観察すると、次のような特徴的な色彩が見られます。カルシウムのスペクトル、すなわち緑、オレンジ、赤の線がいくつかある。これらが組み合わさって、このアークは非常に黄色く見える。前章で説明したように、この目的に適した塩は、その基本的あるいは特徴的な炎スペクトルの知識に基づいて適切に選択することができる。

これらのランプは多様なニーズに応えるべく開発されており、その発光効率はワット当たり20～40ルーメンで、通常のカーボンオープンアークランプの数倍に相当します。赤い炎アークの色は主にストロンチウムによるもので、その特徴的な可視スペクトルは主に赤と黄色の光線で構成されています。バリウムはアークに比較的白い色を与えます。最も一般的に使用されているのは、黄色の炎アークといわゆる白炎アークです。日光に近い色の炎アークも生産されており、強力な青白炎アークは様々な化学産業や写真処理のニーズを満たしてきました。これらのアークは通常、密閉アーク原理と同様に、空気の供給が制限された空間で作動します。一部の炎アークからは有毒ガスが大量に放出されるため、十分な換気がなければ屋内で使用されません。実際、炎アークは非常に強力な光源であるため、ほぼ全て屋外、あるいは特に開放型の工場のような非常に広い屋内で使用されています。炎アークは直流と交流の両方に対応しており、その機構は様々な種類があります。電極は消耗が早いため、できるだけ長く作られています。ある種類のアークでは、炭素電極が両方とも下向きに供給され、その下端が細いV字型に伸び、その先端の間にアーク炎が位置します。このような条件下では、アークは垂直方向に移動しようとし、最終的には「伸びて」消滅します。しかし、アークは上部の磁石によって反発され、カーボンの端に保持されるため、その位置に留まります。

初期の炎アークの主な欠点は、カーボンを頻繁に交換する必要があったことです。これは、アークが乳白色の球体で囲まれたガラス容器内で作動するジャンダス再生型ランプによって、かなり克服されました。しかし、内側のガラス容器に加えて、金属製の冷却室が2つ取り付けられています。空気は下部から入り、アークからの煙は上方に流れて冷却室に入り、そこで固体生成物が堆積します。このようにして、空気は下部に戻る際にこれらの固体を取り除き、内側のガラス容器はかなりきれいな状態を保ちます。下部のカーボンには輝炎を発生させるための塩が含浸されており、上部のカーボンには芯材が入っています。電極の寿命は約75時間です。

次のステップは、いわゆる「発光アーク」の導入でした。これは全く異なる電極を持つ「炎アーク」です。下部（負）の電極は、主にマグネタイト（酸化鉄）と酸化チタンをそれぞれ約3対1の割合で充填した鉄管で構成されています。マグネタイトは電気を通し、容易に蒸発します。アーク炎は大きく、チタンが高い輝度を与えます。正電極（通常は上部）は、短く厚い銅の円筒形で、非常にゆっくりと消耗します。このランプは、マグネタイトアークと同様に、透明なガラス球でワットあたり約 20 ルーメンの発光効率を備えています。

アークを点弧し、炭素を供給する機構は、アークの種類や接続される電気回路の特性に応じて、様々な設計の巧妙な装置です。白熱フィラメント電球の最近の進歩は、長年アークランプが優位に立っていた分野の一部を奪い去り、その将来は10年前ほど明るく見えなくなっています。特殊な用途のために、小さな炭素を用いた高輝度アークが考案されており、全体として、アークランプの開発には多大な創意工夫が注がれてきました。科学の発展によって新たな分野が開拓されているため、アークランプの需要は今後も続くでしょう。写真製版、映画制作スタジオ、映画投影、そして舞台照明の特定の分野におけるアークランプの価値は確固たる地位を築いており、アークは化学反応に非常に強い影響を与える強力な放射エネルギー源であるため、特定の化学産業にも応用されると思われます。

アークランプの発光効率は多くの条件に左右されるため、簡潔な比較は困難です。しかし、実際の使用条件におけるワットあたりの発光出力の範囲を示すには、以下に示す範囲で十分でしょう。もちろん、これらの効率は、機構やグローブなどの損失が含まれているため、アークのみの効率よりも低くなります。

 ルーメン/ワット

オープンカーボンアーク 4～8
密閉型炭素アーク 7
密閉された炎アーク（黄色または白） 15～25
光アーク 10～25
ここで、前述のアークとは外観が大きく異なる別のランプについて説明しましょう。それは水銀アークと呼ばれています。このランプでは、水銀が透明な管に封じ込められており、2つの電極間の水銀導通と遮断によってアークが発生します。アークは数フィートの長さにまで維持されます。おそらく最初の水銀アークは1860年にウェイによって作られました。ウェイは、貯水池と受液器を電池の極に接続し、水銀の微細な噴流を貯水池から容器に落下させました。電流によって噴流が拡散し、水滴の間にアークが形成されました。彼はこの斬新な光源をヨットのマストに展示し、大きな注目を集めました。その後、様々な研究者が水銀アークの製造実験を行い、最初に成功したのは、両端に水銀を充填し、残りの部分を排気した逆U字管の形状でした。

クーパー・ヒューイットは、実用的な水銀アーク放電器の製造に成功した先駆者でした。彼は主に、冷却を容易にするために両端が拡大された、長さ数フィートにも及ぶガラス製の直管状の水銀アーク放電器を製造しました。管は傾斜しており、凝縮した水銀蒸気は拡大された端部に戻り、そこで水銀のプールが負極を形成します。アーク放電器を傾けると、側面から水銀線が流れ、アーク放電器の先端に水銀が流れ込みます。鉄の正極に接続します。アークの熱によって水銀が揮発し、かなり長いアークが維持されます。ランプの傾斜は電磁石によって行われます。始動は加熱コイルと電気火花によって行われます。ランプは抵抗コイルと誘導コイルによって安定化されます。

白熱水銀蒸気から放射される光の欠点の一つは、スペクトル色の少なさである。可視スペクトルは主に紫、青、緑、黄色の光線から成り、赤色の光線はほとんど放射しないため、赤い物体は赤色を失って見える。この光の下では、人間の顔は不気味に見え、色彩も歪んで見える。しかし、効率が高く、輝度が適度に低く、化学量論値が高く、細部を鮮明に映し出すという利点もある。赤色の光線を加えることで光の色を改善しようとする様々な試みがなされてきた。蛍光赤色染料の反射板が使用され、ある程度の成果を上げているが、この方法はランプの発光効率を著しく低下させる。この染料は紫外線、紫、青色の光線の照射下で赤色に蛍光を発する。つまり、これらの波長の放射をより長波長の放射エネルギーに変換する性質を持つ。白熱フィラメント電球を水銀アーク灯と組み合わせて使用​​すると、かなり良好な光が得られます。水銀に亜鉛などの他の物質を添加し、そのスペクトルが水銀のスペクトルの欠陥を補うことを期待して、多くの実験が行われてきました。しかし、この方向での成功は未だに得られていません。

ガラスよりもはるかに高い温度に耐えられる石英管を使用することで、電流密度を大幅に高めることができます。そのため、白熱水銀蒸気を封入した小さな石英管は、長いガラス管と同じくらいの光を発します。石英水銀アークはほぼ白色の光を発しますが、実際のスペクトルは白色太陽光とは大きく異なります。石英アークからは赤色の光線も放出されますが、そのスペクトルはガラス管アークのスペクトルと基本的に同じです。石英は目に有害な紫外線を透過するため、水銀蒸気は紫外線を放出するため、ランプを通常の照明用途で使用する際には、石英管をガラス球で覆う必要があります。

このように根本的に異なる種類の光源が利用できるのは幸運です。現代の複雑な活動においては、これらすべてが求められているからです。石英水銀アークは、豊富な紫外線放射を特徴とするため、様々な用途に利用されています。燐光を励起するための紫外線源、ガラスの紫外線透過率の検査、水の殺菌、医療用途、写真撮影など、様々な用途に有用です。

X
白熱フィラメントランプ
1800年以前、電気は主に科学的な傾向を持つ人々にとっての遊び道具であり、ボルタが電気杭、つまり電池を発明するまで、一部の科学者は電気の研究に全力を注ぐことはありませんでした。ボルタは単なる発明家ではありませんでした。彼は当時最も偉大な科学者の一人で、創造的な仕事における天才として際立つ想像力に恵まれていました。電池の発明によって、彼は電気科学研究にかつてないほどの大きな推進力を与えました。すでに述べたように、電流の加熱効果全般に関する熱心な研究の時代が始まりました。この熱狂の揺りかごの中で電弧が生まれ、電気による金属の加熱から将来の白熱電球が誕生しました。

1841年から1848年にかけて、何人かの発明家が金属を加熱して光源を作ろうと試みました。これらの原始的なランプは、グローブ電池とブンゼン電池によって点灯していましたが、実用的な白熱フィラメントランプは、発電機が開発されて十分な電流源が供給されるまで実現しませんでした。科学者たちの継続的な努力によって電気科学が進歩するにつれ、最終的に十分な電流源が供給されれば、 電流は機械的な手段、つまり導体を回転させ、磁界を切断することで導体内に電流を発生させることによって得ることができました。電球の先駆的な発明者たちでさえ、ダイナモの開発によって電気技術に多大な貢献をしました。ブラッシュはアークランプの発明と同時に優れたダイナモを開発し、同様にエジソンもフィラメントランプを駆動するための発電・配電手段を考案することで電気技術に多大な貢献をしました。

直流アーク
直流アーク
正（上部）電極から放出される光のほとんどは

フレイムアーク
炎アーク
炎から放射される光のほとんどは

エジソンは1878年、電熱線またはフィラメントから光を発生させるという課題に取り組みました。最初の実験では白金線を使用しましたが、その揮発性と低融点（3200°F）がランプの成功を阻みました。融点が非常に高い炭素は長年注目を集めており、1879年、エジソンは紙片を炭化することで炭素フィラメントを作製しました。彼はこれをガラス容器に封入し、空気を排出し、ガラスに封入された白金線を通してフィラメントに電流を流しました。白金が使用されたのは、その膨張と収縮がガラスとほぼ同じだったためです。ちなみに、白熱電球には多くの改良が加えられましたが、白金の導入線に代わる材料が見つかるまで30年かかりました。白金の価格は着実に上昇し、ついに20世紀に入り、白金またはガラスと膨張率の合計が同じ2つの金属を使用することで代替品が作られました。1879年と1880年に、エジソンは多くの課題を克服することに成功しました。実用的な白熱電球を世に送り出すには、多くの困難を乗り越える必要がありました。この頃、イギリスのスワン・アンド・スターン社も成功を収めた電球を製造していました。

白熱電球メーカーの試験ラックにて
白熱電球メーカーの試験台では、
改良のために何千個もの電球が消耗している。消費される電力は、人口3万人の都市の消費電力に匹敵する。

エジソンは初期のフィラメント実験で、炭素でコーティングした白金線を使用しましたが、あまり成功しませんでした。彼はまた、白金やイリジウムなどの微細金属とマグネシア、ジルコニア、石灰などの酸化物を混ぜ合わせた細い棒も作りました。さらに、これらの酸化物の片に白金線を巻き付け、白金線と加熱した酸化物から光を取り出そうとしたこともあります。しかし、これらの実験は、フィラメントは炭素のみで構成されているのが最適であり、真空容器に収容する必要があることを示した以外には、ほとんど役に立ちませんでした。

最大の難題の一つは、炭素フィラメントの製造でした。ソーヤーやマンといった先駆者たちは、炭素片からフィラメントを切り出そうと試みました。しかし、エジソンとスワンは、有機物の繊維を炭化することでフィラメントを形成することに着目しました。この目的のために、紙や綿糸、絹糸から切り出したフィラメントが炭化されました。エジソンはより良い材料を求めて世界中をくまなく探しました。南米産の繊維質の草や、世界各地の様々な種類の竹を試しました。そして最終的に、割った竹の細いフィラメントが、当時としては最良の材料であることが判明しました。彼はこの材料のフィラメントを使ったランプを数多く製作し、1910年まで、特定のランプにはある程度竹が使用されていました。

初期の頃についてエジソンはこう語っています。

炭素繊維なら 我々が使用していたのは、密閉されたガラス容器、つまり高真空まで排気された電球の中に立てられたランプだった。このようにして、空気ポンプとは独立した独立したランプが作られ、1879年10月には、紙の炭素と普通の縫い糸の炭素を使ったランプを作り、それらを完全にガラス製のレシーバーまたは電球に入れ、導入線を溶融封入した。全体はシュプレンゲルポンプによってほぼ100万分の1気圧まで排気された。炭素フィラメントは、その長さと小さな質量のために当然非常に壊れやすいが、放射面積は小さく、我々が期待していたよりも抵抗が高かった。我々は事実上、炭素が安定する位置と状態に到達した。言い換えれば、今日[1904年]私たちが知っている白熱電球が、本質的にすべての点で変わることなく誕生したのである。

エジソンが後に竹で成功を収めた後、スワンはニトロセルロースのフィラメントを凝固液に注入し、炭化する方法を発明しました。この方法によって非常に細く均一なフィラメントを作ることができ、時折改良が加えられながらも、発明以来ずっとこの方法が用いられてきました。後年、綿糸を塩化亜鉛溶液などの適切な溶媒に溶かし、小さなダイヤモンドダイスに通します。この糸は硬化すると猫の腸のような外観になります。これを適切な長さに切断し、型の上で曲げます。次に、石墨に浸し、有機物を破壊するために高温で加熱します。こうして炭素フィラメントが出来上がります。この段階からランプが完成するまでには多くの工程が行われますが、それらについて議論すると、遠く離れた地へ。高真空の製造は最も重要なプロセスの一つであり、白熱電球メーカーはおそらく他のどのメーカーよりもこの技術を熟知している。少なくとも、この分野での経験があったからこそ、先の大戦中、X線管などの装置を迅速かつ大規模に生産することができたのだ。

白熱電球の初期には、カーボンフィラメントの寿命と発光効率を向上させる改良が時折行われましたが、抜本的な改良が達成されたのは1906年になってからでした。この年、この国でカーボンフィラメントをよりコンパクトにするプロセスが考案されました。実際、その外観から「メタライズドフィラメント」という名前が付けられました。これらのカーボンフィラメントは、従来のものと同じ方法で製造されますが、最終的には石炭ガスなどの炭化水素雰囲気中で加熱することで「処理」されます。フィラメントは電流によって加熱され、その熱によって炭化水素が分解され、その結果、フィラメント上に炭素が堆積します。この「処理済み」フィラメントは硬い炭素でコーティングされており、電気抵抗は未処理のフィラメントよりも大きくなります。

カーボンフィラメントの発光効率は温度に依存し、温度上昇とともに急速に増加します。そのため、フィラメントの温度を高くすることが常に求められています。現在までにフィラメントに使用されているすべての材料の中で、カーボンは最も高い融点（おそらく7000°F）を有していますが、実際に使用されているカーボンフィラメントの効率は、他のどの材料よりも低いです。他のフィラメントとは異なり、黒鉛化処理されたカーボンフィラメントランプは、この国では「宝石ランプ」として知られるようになり、多くの人が「宝石」という言葉の意味を不思議に思ってきました。最初の2文字は「General Electric」、最後の文字は「metallized」を表しています。このランプは当時、熱狂的に歓迎されましたが、カーボンフィラメントの時代は過ぎ去りました。より高効率な白熱電球の登場により、一般照明用途にカーボンランプを使用することは経済的に不可能になりました。処理されたカーボンフィラメントは大きな進歩でしたが、金属フィラメントの出現によりその人気は短期間で終わりました。

1803年、新しい元素が発見され、タンタルと名付けられました。これは暗色で光沢のある硬い金属です。純粋なタンタルは鋼鉄よりも硬く、細い線材に加工することができ、融点は非常に高く（約5100°F）、フィラメントに望ましい特性を持つと考えられていましたが、何らかの理由で長い間注目されませんでした。発見から1世紀後、フォン・ボルトンが最初のタンタルを発明しました。タンタルフィラメントランプ。タンタルは電気抵抗が低いため、標準電圧で良好に動作するフィラメントは長くて細くなければなりません。そのため、フィラメントのループ同士が接触しないように、かなり長い電線を電球内に収納する必要があります。フィラメントは数百時間点灯すると脆くなり、欠陥が発生します。顕微鏡で観察すると、交流で動作するフィラメントの一部がずれているように見えます。この欠陥の原因は結晶構造に深く関わっています。タンタルフィラメントのすぐ後に、この国ではオスミウム、そしてタングステンが採用されました。

オスミウムフィラメントは1905年に登場し、その発明は、驚異的なガスマントルを発明したウェルスバッハによるものです。オスミウムは極めて脆いため、細かく砕かれ、有機物のペースト状に加工されました。フィラメントは金型から噴射され、成形・乾燥された後、高温で加熱されます。有機物は消失し、微細な金属粒子が焼結されます。この結果、非常に脆いランプとなりましたが、その高い効率が、このランプの普及に大きく貢献しました。

1870年、シェーレが新元素（この国ではタングステンとして知られていた）を発見したとき、それが人工照明に革命をもたらし、文明のいくつかの道筋を変えることになるとは誰も予想していませんでした。この金属（ドイツ語では「ウルフラム」、英語圏でも一部はウルフラムと呼ばれていました）は、比重19.1と、最も重い元素の一つです。水銀の50%、鉛のほぼ2倍の重さです。古くから様々な用途で利用されていました。ドイツ銀を1～2%程度加えて白金族合金を作ると、抵抗値が高く、温度変化による変化がわずかである合金が得られる。これは電気抵抗器の優れた材料となる。タングステンの融点は約5350°F（約2300℃）で、フィラメントには適しているが、初期の実験で作られた状態では非常に脆かった。高温では酸素や炭素と非常に容易に結合する。

最初のタングステンランプは1906年に市場に登場しましたが、当時は噴出法で作られた脆いフィラメントが使用されていました。タングステン粉末と有機物を噴出させたフィラメントを蒸気と水素の雰囲気下で加熱し、結合物質を除去すると、脆いタングステンフィラメントができました。初期のランプは高価で壊れやすいものでした。長年にわたる組織的な研究の結果、タングステンは極細の線材に加工され、おそらく他のどの素材よりも高い引張強度を持つようになりました。フィラメントは現在、様々な形状に加工されており、人工照明における最大の進歩は、大規模な科学的研究によるものです。

タングステンランプを完成に導き、電気照明の主流となるまでに至った功績は、殿堂入りした人物名には結びついていません。産業界の研究所における科学研究は、多くの場合、多くの人々が改良の開発に貢献する組織です。さらに、科学的知識の応用を包括的に捉えるには、通常、時間がかかります。初期の段階では組織的な研究は行われておらず、当時の大きな発展は、それらは個人の功績でした。今日では、純粋科学においてさえ、最も偉大な貢献のいくつかは産業界の研究所によってなされています。しかし、それらは何年もの間一般に知られないことがあります。科学の発展の全体的な枠組みは大きく変化しました。例えば、照明に革命をもたらした延性タングステンの開発の物語は複雑で、現在では多かれ少なかれ秘密に包まれています。多くの人々がこの成果に貢献しましたが、一般の人々が現在知っているのは、かつては脆かったタングステンフィラメントが、今では最も細いフィラメントに引き伸ばされた延性タングステン線で作られているという事実だけです。

初期のタングステンフィラメントは、3つの相反するプロセスによって製造されていました。第一のプロセスでは、細い炭素フィラメントにタングステンの堆積物を「フラッシュ」し、炭素フィラメントは最終的に水素と水蒸気の雰囲気中で加熱除去されます。第二のプロセスでは、水中でタングステン電極間にアークを照射することでコロイド状のタングステンが生成されます。細かく砕かれたタングステンは集められ、部分的に乾燥された後、ダイスを通して噴射され、フィラメントを形成します。そして、これらは焼結されます。第三のプロセスは、すでに述べた「ペースト」プロセスです。これらのプロセスではフィラメントは脆くなりましたが、発光効率は従来のものよりも高くなりました。しかし、この国ではすぐに延性のあるタングステンが誕生しました。タングステンのインゴットは、棒状になるまで激しくスウェージ加工されます。そして、最終的に線材へと引き伸ばされます。

この開発作業の多くはゼネラル・エレクトリック社の研究所によって行われ、彼らはまた大きな進歩に貢献することになった。メント。電球の黒化は、フィラメントからタングステンの蒸発が原因でした。この時代までのフィラメントはすべて真空電球に封入されており、低圧は蒸発を促進することは周知の事実です。電球内に不活性ガスを封入すると蒸発が抑制され、その他の欠陥も改善されることは以前から知られていましたが、この条件下ではガスによる熱伝導によってかなりのエネルギー損失が発生します。真空電球では、ほぼすべての電気エネルギーがフィラメントから放射される放射エネルギーに変換されるため、熱の散逸はエネルギー損失となります。高真空はこの時代まで主要な目標の一つでしたが、抜本的な転換が待たれていました。

通常のタングステン電球に窒素などの不活性ガスを充填すれば、真空中（低温）でフィラメントを動作させた場合と比べて、はるかに高い温度でも劣化なく動作させることができます。これにより、光はより効率的に放出されますが、 ランプ効率は低下します。高い光出力は、ガスを介した熱伝導による損失によって補われます。言い換えれば、フィラメントを所定の温度に保つには、真空中よりもガス中の方がはるかに多くのエネルギーが必要になります。しかし、フィラメントのサイズと形状による熱損失の依存性、および固体から気体への伝導の物理的性質に関する詳細な研究が、ガス充填タングステン電球の基礎を築きました。これらの研究で得られた知見は、同じ量の光放射に対して、太いフィラメントは細いフィラメントよりも伝導によるエネルギー損失の割合が比較的少ないことを示しました。しかし、実用的なフィラメントは既存の照明回路で安全に使用できるためには、十分な抵抗値を持つ必要があるため、太いフィラメントと高い抵抗値は細い電線を螺旋状に巻くことで実現されました。実際、ガス封入タングステンランプは、長いフィラメントを短い螺旋状に巻いた通常のランプと、窒素ガスまたはアルゴンガスを封入した電球と考えることができます。

この発展は偶然ではなく、科学的観点からも目覚ましいものではありません。X線の発見のような意味での新発見というわけではありません。しかしながら、与えられた条件に関する、むしろありふれた物理法則を体系的かつ徹底的に研究することで得られる大きな成果を示す好例です。このような成果は、産業界の研究所の様々な分野で再現されています。科学研究​​はもはや教育機関の独占ではありません。最も精巧で設備の整った研究所は、時には煙と騒音、そして活発な活動に囲まれた産業界にあります。これらの活動は、研究所の成果が人類に届けられようとしていることを示しています。煙をまとい、活気に満ちた工業地帯は、現代文明の誇るべき展示物です。それは、科学的事実を発見し、体系化し、応用する人々によって創造されたものです。しかし、人類が科学に人生を捧げる個人だけでなく、人類のために新たな利益を組織的に追求するために自らの資金を危険にさらす先見の明のある製造業者に対して負っている恩義を、どれほどの人が理解しているだろうか？例えば、科学の進歩に大きく貢献してきた大規模な研究組織を垣間見てみよう。白熱電球の廃止は、多くの人々の科学や大企業に対する態度を変えるだろう。

白熱電球の開発の進捗状況は以下の表に示されています。日付と数値は概算です。1880年から現在に至るまで、着実な進歩が見られてきましたが、時折、突発的な進歩によって大きく加速されたことも理解しておく必要があります。

概算値

日付 フィラメント 温度 ルーメン/ワット
1880 炭素 3300°F。 3.0
1906 炭素（黒鉛化） 3400 4.5
1905 タンタル 3550 6.5
1905 オスミウム 3600 7.5
1906 タングステン（真空） 3700 8.0
1914 タングステン（ガス入り） 最高5300°F。 10～25
白熱フィラメントランプの開発過程において、多くの独創的な実験が行われてきましたが、その多くは科学的に興味深い光源を生み出すものでしたが、実用的価値はありませんでした。最新のものの一つは、不活性ガス中のタングステンアークです。加熱コイルを用いて、タングステンからなる2つの電極間に小さなアークを発生させますが、これはまだ実用化されていません。

ネルンストは1897年に、別のタイプのフィラメントランプを開発しました。これは希土類酸化物の特異な性質を巧みに応用したものでした。彼の最初のランプは、基本的にマグネシアの細い棒で構成されていました。この物質は電気をほとんど通しません。常温ではフィラメントは導電性を持ちますが、白熱灯に加熱されると導電性を持ちます。適切な電圧を印加しながら外部から十分に加熱すると、フィラメントに電流が流れ、その後は電流がその温度を維持します。このようにして、フィラメントは導体となり、熱に変換される電気エネルギーによって明るく輝き続けます。後のランプは、ジルコニアとイットリアの混合物で作られた約1インチの長さの「グローワー」で構成され、最終的にはセリア、トリア、ジルコニアの混合物が使用されるようになりました。グローワーは、最初は近くに設置された白金線のコイルによって加熱されますが、接触はしていません。このグローワーは温度が上昇すると抵抗が急速に減少するため、電流の増加に伴って抵抗が増加する物質をグローワーと直列に接続する必要があります。これは「バラスト抵抗」と呼ばれ、通常は水素を含むガラス球の中に鉄線が入っています。グローワーが作動すると、ヒーターは電磁石によって遮断されます。このランプは創意工夫の結晶であり、全盛期には相当な規模で設置されました。その光はカーボンフィラメントランプよりもずっと白く、しかし金属フィラメントランプの登場によってその終焉は告げられました。

パーカーとクラークは、炭素繊維の細いフィラメントを芯材として用いた興味深いフィラメントを開発しました。このフィラメントは、シリコン化合物の蒸気を含む雰囲気中で加熱され、シリコンでコーティングされました。このフィラメントは高い比抵抗を持ち、有望視されていたが、商業的に導入されておらず、最新のタングステンランプに匹敵するものではないことは間違いない。

白熱電球は、現在の電気照明の主流であり、照明の進歩の象徴とも言えるでしょう。他の照明方法でも素晴らしい成果が達成されており、前述の記述はそれらの成果を軽視するものではありません。しかし、白熱フィラメント電球には多くの固有の利点があります。光源は気密電球に封入されているため、安全で便利なランプとなっています。フィラメントは細分化が可能であるため、極小のミニチュア電球の極小の火花から、最大のガス入りタングステン電球の膨大な出力まで、様々なランプを作ることができます。これらの出力はそれぞれ1ルーメンの数分の1と2万5千ルーメンです。つまり、光度は標準キャンドルの数分の1に相当するものから、標準キャンドル2千本に相当する光を発する単一の光源まで、多岐にわたります。

統計は冷徹な事実であり、この種の書物では通常は面白みに欠けるが、簡潔な方法で物語を伝えてくれる。現代の白熱電球の発達により、利用できる光の強度は大幅に向上し、コストも大幅に低下した。この進歩的な発展は、表を見れば容易に分かる。例えば、タングステン電球の登場以来、この国で販売されているすべての電球の平均光度と発光効率は着実に増加しているが、電球の平均ワット数はほぼ横ばいである。

この国で販売されているすべてのランプの平均照度、ワット数、効率

年 ろうそくの力 ワッツ ルーメン
/ワット
1907 18.0 53 3.33
1908 19.0 53 3.52
1909 21.0 52 3.96
1910 23.0 51 4.42
1911 25.0 51 4.82
1912 26.0 49 5.20
1913 29.4 47 6.13
1914 38.2 48 7.80
1915 42.2 47 8.74
1916 45.8 49 9.60
1917 48.7 52 10.56
炭素電球が廃止されて以来、白熱電球の光度は着実に増加しており、タングステン電球の組織的な研究が行われた 10 年間で、発光効率 (ルーメン/ワット) は 3 倍になったことが注目されます。言い換えれば、他のすべての条件が変わらなければ、10 年間で照明コストは 3 分の 1 に削減されたことになります。しかし、後ほど説明するように、コスト削減はそれ以上のものです。同じ期間に、販売された白熱電球全体に占める炭素電球の割合は、1907 年の 100 % から 1917 年には 13 % に減少しました。同時に、タングステン (マツダ) 電球の割合は、1907 年のほぼゼロから 1917 年には約 87 % に増加しました。タンタル電球は定着する機会がありませんでした。タングステン電球の登場がタンタル電球の登場に非常に近かったからです。 1910年に白熱電球の販売数は最高値に達しましたが、これはアメリカ合衆国で販売された電球全体のわずか3.5%に過ぎませんでした。当初はわずかな販売数でしたが、その後急速に増加し、1919年には2億個近くに達しました。

XI
未来の光
人工照明の発展とそれが人類の活動に及ぼす多様な影響を考察するとき、未来を見据えるのは自然なことです。ジュール・ヴェルヌは、奔放な想像力が思い描くものを小説に書き記すという長所を持っていました。そして、彼が描いたものの多くが現実のものとなったため、彼の成功は、照明の未来を予言する際にも同様のことを試みる誘惑に駆られます。過去の成果と現在の兆候だけに基づいた予測は、未来の現実には及ばないでしょう！想像力が制約なしに未来を予測することを許されるなら、一見突飛な多くの計画が考案されるかもしれません。自然が供給する日光を利用し、その一部を夜間用に蓄えることも可能かもしれません。夜間に必要に応じて放出される日光の100万分の1でも、人間の夜間活動のすべてを十分に照らすことができます。小説家は、科学者がどのようにして日光を瓶詰めするかという問いに耳を傾ける必要はありません。彼はそのような調査に時間を割く代わりに、別の計画に着手した。それは、地球を光学装置で覆い、昼が消えないようにするというものだ。中国で太陽が輝いている間、その光は大規模に集められ、これらの巨大な光学「パイプライン」を通して東西の闇の領域へと送られ、それによって太陽を追放するのだ。夜は永遠に続く。小説家は、そのような努力を必要とする経済状況を考慮する必要はない。この推測は興味深い。なぜなら、現在の人工照明の傾向が示唆していない可能性を示唆する可能性があるからだ。しかしながら、著者は照明生産の未来について、やや保守的な観点から扱わざるを得ない。

現在、電気照明において最も関心の高い光源は白熱電球ですが、前章で述べたように、その発光効率には限界があります。光が温度によって放射される際には、可視エネルギーに加えて、多くの目に見えない放射エネルギーも伴います。純粋な温度放射によって達成可能な最高の発光効率は、通常の放射体の温度が華氏10,000度から華氏11,000度付近に達したときに達成されます。金属の融点はこれよりもはるかに低いです。現在、最も効率的なタングステン電球のフィラメントは、その融点付近で動作しています。炭素は融点に関して最も魅力的な元素です。炭素は華氏6,000度から7,000度で融解するからです。それでも、純粋な温度放射による発光の最も効率的な温度をはるかに下回っています。アークやフィラメントを圧力下で動作させることにより、より高い効率が得られる可能性はありますが、将来の高効率な光は根本的な変化から生まれるものと思われます。

科学者たちは物質の構造にますます精通し、秘密を解き明かしている。毎年、この分野の基礎知識につながるような新たな発見が次々と発表されています。これらの謎が解けた暁には、人類が自らのニーズに合った元素を創造したり、少なくとも既存の元素の特性を変えたりすることができなくなるなどと、誰が言えるでしょうか。もし、高温の金属が目に見えないエネルギーを放射しないように放射のメカニズムを変えることができれば、高温による光の生成においても、途方もない進歩を遂げたことでしょう。この選択放射の特性は、一部の元素にわずかながら備わっていますが、処理によってこの特性を高めることができれば、発光効率は飛躍的に向上するでしょう。確かに、選択性の原理は可能性への道しるべです。

ありふれた要素を注意深く研究することで、新たな元素や化合物を生み出さずに光の生成に大きな進歩をもたらすことができるかもしれない。ガスランプの登場時に、そのような手法によってタングステンフィラメントの発光効率が倍増したのと同じことだ。化学において非常に重要とされてきた周期律によれば、まだ見つかっていない元素がいくつかある。もしこれらの元素が見つかれば、光の生成に有用な特性を持つことが判明するかもしれないが、それは落胆させられる寄り道である。

現在使用されている光生成方法のどれかが、放射線の可視性によって課せられる極限に近い限界発光効率を持つかどうかは当然の疑問である。目は、異なる波長の放射エネルギーを特定の光量比に変換することができる。例えば、黄緑色の感覚を刺激するような波長の放射エネルギーは、最も効率的であり、最も効果的なものの一つである。 このエネルギーの1ワットは、視覚器官によって約625ルーメンの光に変換されます。視覚器官のこの変換効率は永遠に一定なのでしょうか？その答えは生理学者に尋ねる必要があり、彼らは間違いなく想像力の抑制を提案するでしょう。しかし、視覚プロセスが常に人間の制御を超えているということは考えられないのでしょうか？しかし、光生成の物理学に立ち返ると、魅力的な光生成プロセスがまだいくつかあります。

昔、ガイスラー、クルックス、そして他の科学者たちは、いわゆる真空管内での放電によって白熱発光するガスのスペクトルを研究しました。ガスは透明なガラス管または石英管に比較的低圧で封入され、管の両端に高電圧が印加されます。圧力が十分に低くなると、ガスは白熱して発光します。28年前、D・マクファーラン・ムーアは窒素管を開発し、実際に様々な場所に設置されました。しかし、陰極付近でのエネルギー損失が大きいため、このような短い「真空」管では発光効率が非常に低くなります。管を長くすることで効率が大幅に向上するため、ムーアは長い管とかなり高い電圧を使用しました。このような管を使用するとガスが徐々に減少するため、補充が必要になります。ガスを補充するために、ムーアはガスを自動的に供給するバルブを考案しました。この発光方法の利点は、使用するガスを変えることで光の色や質を変えられることです。窒素はピンク色の光、ネオンはオレンジ色の光、二酸化炭素は白色の光を生み出します。ムーアの二酸化炭素蛍光灯は日光の優れた代替品であり、色の識別が重要な要素となる場合に使用されてきました。しかし、この目的のために、タングステンランプからの光を日光のような光質に変換するカラースクリーンを用いた装置が広く使用されています。

真空管による発光法は、多数の可能性の中からガスを選択できるという利点があり、将来の色彩効果のいくつかは、この方法によって実現できるかもしれません。クロードは最近、真空管による発光の研究に取り組んでおり、ネオン管と水銀管を組み合わせています。ネオンのスペクトルは、水銀のスペクトルに赤色光が含まれていないことをある程度補うため、この混合管はどちらの管よりも良好な光を生成します。しかし、この発光法は、現在の開発段階では実用化されていません。根本的な限界は、ガス固有のスペクトル特性にあります。真空管の機構や様々なガスを組み合わせる可能性はまだ十分に検討されていません。さらに、人類が元素や化合物の構造をある程度制御できるようになれば、この発光法は今日の他の方法よりも将来性があるかもしれません。

光を生み出すもう一つの魅力的な方法があり、それはフィクション作家にも見逃せない。H・G・ウェルズは、その類まれな才能と、事実を語る作家たちがしばしば羨むような自由さをもって、蛍光と燐光の特性を巧みに利用した。彼の小説『月世界最初の人々』では、月の住人は、この現象を利用して洞窟を照らしました。蛍光液体が大量に作られました。それは鮮やかな燐光を発し、地球人の足に飛び散ると冷たく感じましたが、長時間光り続けました。これは未来の可能性であり、多くの人がそのような照明を夢見てきました。もし炭鉱の天井が光るホタルや、何らかの方法で励起された燐光物質で覆われていたら、暗闇に順応した目でかなりよく見えるでしょう。

これが「ルミネセンス」という一般用語に含まれる現象の分類につながります。この用語の定義は完全には一致していませんが、このようにして生成される光は、タングステンフィラメントが十分に高温であるために発光するのと同じように、温度に依存しません。湿らせた手のひらでリンマッチをこすり合わせると、常温であるにもかかわらず光ります。これは「化学ルミネセンス」と呼ぶことができます。シドー閃石、バルマン塗料、その他多くの化合物は、通常の光、特に紫外線や紫色で照射されると、長時間にわたって光り続けます。その明るさにもかかわらず、触ると冷たく感じられます。この現象は「フォトルミネセンス」と呼ばれますが、「リン光」としてよく知られています。後者の用語は、リンとは全く関係がないため、不用意に作られたものであることに注意する必要があります。ガイスラー管や低圧で電気的に励起されたガスの輝きは、「エレクトロルミネセンス」の例です。ブンゼン炎中の様々な塩の明るさは、発光と呼ばれる現象は他にも数多く存在し、これらも同じ一般的な分類に含まれます。これらの場合、光は比較的低温の物体から放射されるため、一般に「冷」光と呼ばれています。

目に見えない放射エネルギーを伴わずに光が放射される例は数多くあり、この方向への実用化の可能性を期待するのは当然のことです。しかし、リン光による光生成効率については、まだほとんど分かっていません。リン光物質から放射される放射エネルギーの発光効率は研究されてきましたが、リン光現象に関する膨大な研究の中で、この方法による光生成効率についてはほとんど言及されていないのは奇妙に思えます。例えば、リン光性硫化亜鉛が水銀アークからの光によって励起されると仮定します。容易に証明できるように、この物質に照射されるエネルギーの全てがリン光を励起できるわけではありません。ある波長の既知量の放射エネルギーがリン光物質に照射されたと仮定すると、暗闇の中では、この物質が長時間にわたって光り続けるのが見えるかもしれません。ここで注目すべき興味深い点は、出力と入力の関係、つまり放射される光の総量と励起エネルギーの総量の比です。これは、この手段による光生成の研究において無視されている側面です。

ホタルは理想的な光源として広く称賛されてきました。ホタルの光は「冷たい」ため、つまり目に見えない放射エネルギーを伴っていないように見えるため、効率的な光放射体です。しかし、発光体としての効率性についてはほとんど語られていません。誰がそれを知っているでしょうか？ホタルの発光装置はどれくらいの燃料を消費するのでしょうか？生物による発光の化学は解明されつつあり、この現象のこの部分は間もなく明らかになるでしょう。ホタルは、同じエネルギーを放射する場合、現在使用されている最も効率的なランプの何倍もの光を発しますが、ホタルが理想的であると断言するには、その発光プロセスの効率を明らかにする必要があります。

リン光と蛍光を励起する方法は数多くありますが、後者は持続性のないリン光であり、励起エネルギーが遮断されると消滅します。励起に最も効果的な放射エネルギーは、一般的に紫外線、紫色、青色光です。X線や高周波放電も強力な励起源となります。既に述べたように、この発光モードの効率や物質内部のメカニズムについては、ほとんど何も分かっていませんが、全体として注目すべき現象です。

ラジウムは照明器具としても利用可能であり、実際に数年前からこの用途で実用化されています。ラジウムまたはその化合物を硫化亜鉛などの燐光物質と混合すると、硫化亜鉛は連続的に発光します。ラジウム製品の中には寿命が非常に長いものもあるため、時計の文字盤や計器の目盛りなどを照明するこのような方法は、暗闇に適応し、光に非常に敏感な目で読み取る必要がある場合に非常に実用的です。将来、ラジウムがトン単位で製造されるかどうかは、推測の域を出ません。

放射線の物理法則と視覚の生理学的過程による制限のため、固体材料を加熱することによって得られる最高の発光効率は、最も明るい放射エネルギーの発光効率の約15%に過ぎません。現在、この効率に達するのに必要な温度で動作させることができる材料は存在しません。現在の知識が示唆するように、光生成の将来の大きな進歩は、目に見えない放射エネルギーを伴わない光の生成にあると思われます。現在、蛍光、燐光、ホタルの光、化学発光などの現象は、この種の光生成の例です。もちろん、科学が物質の構成を制御できるようになれば、多くの困難は解消されるでしょう。なぜなら、その時人類は現在利用可能な元素や化合物に依存するのではなく、それらを必要に応じて改変できるようになるからです。

12
街路を照らす
ショーウィンドウや電光看板、街灯の光で溢れる大通りや「グレート・ホワイト・ウェイ」が華やかに彩られた現代において、1世紀前の街路を覆っていた薄暗い雰囲気を思い浮かべることは難しい。郊外の幹線道路を、十分な人工照明の下で比較的安全に歩くようになった今、2世紀も経たない昔のロンドンを思い起こせば、人工照明が文明に及ぼした大きな影響を実感するだろう。

毎晩、老いも若きも百人以上の集団が裕福な人々の家に押し入り、強盗を働くのが常套手段であり、夜になると誰も通りを歩く勇気はなかった。

現代の都市の住民は、夜の街路で犯罪が多発すると考える傾向があるが、十分な人工照明がなければどうなるだろうか？2世紀前のロンドンのような都市では、煙を吐くグリースランプ、ろうそく、あるいは松の節を詰めた籠が街灯の唯一の明かりであり、これらは11時までには消えていた。無法行為は闇に隠れ、ランタンや松明でさえ、被害者を目立たせるというよりも、むしろ目印として機能していた。彼を守るために。暗い街路の時代の状況を説明する際に、誰もが家を出る前に遺言書に署名し、死を覚悟していたとよく言われる。現代と比べると、世界はより良くなっていると改めて信じられるようになる。この変化には、間違いなく、街の隅々にまで投影された人工の光が何らかの影響を与えている。

適切な街路照明は実際には20世紀の産物ですが、1807年にガス灯が始まって以来、19世紀を通して着実に進歩を遂げてきました。それ以前の世紀にも、粗雑な照明があちこちで使用されていましたが、公的機関によって広く普及していたわけではありませんでした。歴史の記録が残る初期の数世紀には、街路照明についてはほとんど何も語られていません。当時の人々は、自然を改良しようとはせず、風雨から身を守る程度で、街路を照らすのは経済的な利益というよりも、むしろ祝祭の催し物としてでした。それでもなお、初期の文献には、高度な文明の中心地で街路を照らす努力がなされていたことを示す記述が散見されます。

紀元4世紀に約40万人の住民を抱えていたシリアの古都アンティオキアには、街路灯があったようだ。4世紀初頭に生きたリバニオスは次のように記している。

太陽の光に続いて、他の光が灯されます。それらは、エジプト人がサイスのミネルヴァの祭りで灯したランプよりもはるかに優れています。私たちの夜は、光の見え方だけが昼と異なります。労働と雇用に関しては、すべてが順調に進みます。

労働者はストライキをしていなかったようだが、兵士たちは騒動を起こした。別の箇所では、暴動を起こした兵士たちが

彼らは、夜に明かりを灯すランプを吊るしていたロープを剣で切り、都市の装飾品が彼らに取って代わられるべきであることを示した。

別の著述家は、相反する信条を持つ二人の宗教信者の間の論争を描写し、二人は「通りが明るくなり、見物人の群衆が散るまで」口論を続けたが、「互いの顔に唾を吐きかけて退散するまで」は口論は続かなかったと述べています。このように、人間の特性の一部は根本的に変わらないままであっても、人工照明と文明は進歩する可能性があることがわかります。

その後の千年間、街路を照らす試みはほとんど行われなかった。燃える木を入れた鉄の籠、原始的な石油ランプ、ろうそくはある程度使われたが、これらの世紀を通して、政府も個人も、組織的に街路を照らそうとする試みは行われなかった。1417年、ロンドン市長は「ハロウィーンとキャンドルマッセの間の冬の夜に、ランタンに灯りを灯す」ことを命じた。これは祝祭シーズン中のことだったので、街路照明だけが目的ではなかったのかもしれない。16世紀初頭、パリの街路は強盗に悩まされていたため、住民は街路に面したすべての家の窓に灯りを灯し続けるよう命じられた。

約3世紀の間、ロンドンの市民、そしておそらくパリや他の都市の市民は、公式の命令で時々「定められた時間に提灯を掲げるという罰則と苦労を課せられた。」長衣を着て、手に戟と提灯を持った番兵が巡回しながらこれらの命令を補足した。

ここに明かりがあります、メイドさん、明かりを灯してください、

そしてあなたの角が澄んで輝いているのを見てください。

あなたのろうそくが明るく輝くように、

6時から9時まで続きます。

正直な男たちが歩いている

間違いなく安全に通過できますように。

1668年、ロンドンの街路整備に関する規則が制定された際、住民は「街の安全と平和のため、慣例の時間にろうそくを灯す」よう命じられました。しかし、街路照明を確保するためのこの方法は、住民の熱烈な支持を得られなかったようで、その後数十年間、ロンドン市長は脅迫や命令を次々に出しました。1679年には、市長は「この都市の古くからの慣習と、そのことについて制定された市議会の法令に従い、住民が慣例の時間にろうそくを灯したり消したりすることを怠っている」と非難しました。この怠慢の結果、「夜が明けて街路が暗くなると、傲慢と酒に酔ったベリアルの子らが徘徊する」ようになりました。

1694年、ヘミグは鯨油ランプの炎を部分的に覆い、上部に換気用の穴が開けられた反射板の特許を取得しました。彼は数年間、ロンドンの照明の独占権を取得し、午前6時から午後12時の間に10軒おきにドアの前に灯りを設置することを約束しました。午後10時、ミカエル祭から聖母マリアの祝日まで。彼の努力は立派なものだったが、ある派閥の反対に遭い、1716年に彼の許可を取り消すことに成功した。街路照明の負担は再び住民に押し付けられ、怠慢には罰金が科せられた。しかし、その後数年間、散発的な照明が続いた後、この措置は再び不十分であることが判明した。

1729年、ある個人が住民に課税することでロンドンの街路を照らす契約を結び、この独占権に対して市に支払いをしました。住民はランタンやろうそくを灯すこと、あるいはその対価として会社に支払いをすることが許されていました。しかし、窃盗が急増したため、1736年、ロンドン市長と市議会は議会に街を照らすためのランプを設置するよう請願しました。これを受けて法案が可決され、市長と市議会は適切と思われる場所にランプを設置し、日没から日の出まで点灯する特権を得ました。住民には、住宅の賃貸料に応じてスライド制で課税されました。その結果、すぐに5000個のランプが設置されました。1738年にはロンドンに1万5000個の街灯があり、年間平均5000時間点灯していました。

初期の時代において、街灯の設置はほぼ例外なく、強盗などの犯罪を減らすための試みの結果であった。1744年、ロンドン市長と市会議員は国王への請願書の中で、街灯の増設を訴えた。

棍棒、拳銃、短剣、その他の危険な武器で武装した多数の悪意ある人々の多様な連合が、彼らは私有の路地や通路だけでなく、公道や公共の場にも侵入し、陛下の善良な臣民に対し、用事でその通りを通らざるを得ない状況で、恐怖を与え、強奪し、負傷させるという大胆な暴行を加えています。そして、こうした行為は、これまでは安全な時間帯と考えられていた時間帯に頻繁に行われています。

1807年にロンドンの街路に初めてガス灯が導入されたことは既に述べたとおりである。これが公共照明会社の真の始まりであった。その後10年間、ヨーロッパ大陸でもガスによる街路照明への関心が高まり、まもなくこの文明の新たな段階が本格的に始まった。この最初のガス灯は裸火を用いて行われたが、それまでのあらゆる試みに比べて大きな進歩であった。もちろん、無法行為が完全に消滅したわけではなく、おそらく今後もなくなることはないだろうが、裏通りには無法行為が潜んでいた。そして、今や支配的な勢力が出現したのである。

しかし、照明における初期の革新は批判や反対を免れることはできませんでした。実際、今日の革新は必ずしも満場一致で受け入れられるわけではありません。初期の頃には、自分たちにとって良いことは若い世代にとっても十分であるべきだと考える人が多くいました。こうした反対​​派の子孫は今日も存在していますが、幸いなことにその数は減少しています。1833年、フィラデルフィアでガス発電所の建設計画が提出された際、多くの著名な市民が署名した抗議運動が行われたことが分かっています。1816年にケルン・ツァイトゥング紙に掲載された「照明に対する反論」と題された記事のいくつかの段落には、次のような記述があります。街路照明に対して提起された反対意見の性質を示す。

神学的な観点から言えば、人工照明は、夜間に暗闇を定めた世界の神聖な計画を妨害する試みです。
司法の観点から言えば、照明を望まない人々に照明の使用料の支払いを強制すべきではない。
医学的観点から：照明ガスの放出は有害です。さらに、街灯のある通りは人々が屋外に長くいるよう促し、風邪による疾病の増加につながります。
道徳的な観点から言うと、暗闇への恐怖は消え去り、酒に酔ったり堕落したりすることが増えます。
警察の観点から言えば、馬は怯え、泥棒は大胆になるだろう。
国家経済の観点から見ると、多額のお金が外国に輸出されることになります。
一般の人々の観点から言うと、夜間に街路を常時照明すると、祭りのイルミネーションの魅力が失われます。
上記の反論は、一世紀前の人々の思考と行動について雄弁に語っているため、論評の必要はない。文明がたった一世紀でこれほど進歩したとは信じ難いが、街灯の初期の出現以来、社会の進歩は大きな推進力を得た。当時の人工光源は弱かったが、街路の安全性を高め、それによって社会交流が拡大した。人々は街灯を増やし、街灯の設置によって街路の安全性を高めた。活動時間と商業、産業、知識が急速に成長しました。

ガス灯や灯油灯は、現代の中年層の記憶に残るほど、街路を明るく照らし続けてきました。梯子を掲げた点灯夫の姿も、まだ記憶に新しいでしょう。多くの町や村は、石油ランプから電灯へと移行したため、ガス灯が灯されたことはありませんでした。ガスマントルのおかげで、ガス灯は街路照明において電灯と競合する存在として存続することができました。

1877年、ブラッシュ氏はクリーブランドの公共広場を多数のアーク灯で照らしました。これが大成功を収め、短期間のうちに国内に25万個のアーク灯が設置され、数百万ドルの投資が行われました。この投資に加え、中央局設備への多額の投資も加えると、照明におけるこの一つの進歩から非常に大きな投資がもたらされたことがわかります。

このオープンアーク灯は、ガスマントルの登場より数年前に登場した最初の強力な光源であり、街路照明の独占を脅かした。消費電力は約500ワットで、約45度の角度で最大光度は約1200キャンドルであった。主な欠点は光の分布であり、主にこの45度の角度で分布したため、ランプの近くには点状の光が見えるが、遠くにはほとんど光が届かなかった。経済的な理由からランプの間隔を広く取らなければならない場合、満足のいく街路照明装置は主に水平面のすぐ下から光を発する必要がある。電気アークの章を参照すると、そのことがわかる。オープンアークランプの上部（正極）カーボンがほとんどの光を放射します。そのため、ほとんどの光は下方に放射されますが、下部のカーボンがこれを遮り、ランプの下に暗い部分が生じます。

ガスマントルは炭素アーク灯の登場直後に登場し、現在も街路にガス灯が存在する理由の一つとなっています。ガスマントルは光源が大きいため、アーク灯や集光フィラメント灯といった小型光源のように、現代の照明器具を用いて光を制御できません。その結果、ガスマントルを密に配置しない限り、街路沿いの照明に著しいムラが生じます。オープンアーク灯であっても、特別な調光装置がない場合、街路の角に設置した場合、ランプ付近の明るさは、ランプ間の中央に設置した場合の約1000倍になります。

1879年、白熱フィラメント電球が導入され、瞬く間に街路灯として普及し始めました。アークランプに比べると光源は弱く効率も悪かったものの、小型のブラケットに取り付けられるという利点がありました。操作が簡単だったため、白熱電球は特に郊外で広く普及しました。

ムーア窒素管

マディソン・スクエア・ガーデンのロビーにあるムーア窒素チューブ

正確な色合わせのための二酸化炭素チューブ

正確な色合わせのための二酸化炭素チューブ

オープンアークランプは、非常に不安定な光を発し、炭素の消耗が激しいため、毎日調整が必要になるという欠点がありました。1893年に登場した密閉アークランプは、オープンアークランプと同程度の電力を消費し、光量ははるかに少なかったものの、1週間も動作しないという大きな利点がありました。カーボンの交換は不要でした。アークをガラス球で囲むことで、カーボンと酸素の接触がほとんどなくなり、カーボンの消耗も抑えられました。光は比較的安定しており、これらのアークは交流で問題なく動作しました。交流電流の特性により、中央発電所の発電・配電設備が簡素化されました。

次に登場したのは磁鉄鉱アーク灯、すなわち発光アーク灯で、かなりの成功を収めました。これは以前のランプよりも効率が良かったものの、直流電源のみを使用するという欠点がありました。発電と配電に詳しい方なら、この欠点はお分かりでしょう。しかし、水平面直下の光度は約700キャンドルで、配光もかなり良好でした。後に炎アーク灯が登場し始め、ある程度普及しました。アークランプは、1877年にオープンアーク灯が導入されて以来、街路照明として広く利用されてきました。現在では、発光アーク灯がすべてのアークランプの中で最も長く使われ続けています。

モダンな街路照明
現代の街路照明
暗闇を貫く光のトンネルは、現代の交通に安全な通路を提供します

炭素白熱フィラメントランプは1909年まで広く使用されていましたが、その後急速にタングステンフィラメントランプに取って代わられました。しかし、このタイプの光源が効率の点でアークランプに匹敵できるようになったのは、1914年にガス入りタングステンランプが登場してからのことでした。フィラメントの螺旋構造により、高輝度タングステンランプのフィラメントを狭い空間に収めることが可能になり、街灯の光を高度に制御することが初めて可能になりました。プリズム状の「屈折器」は、灯台の屈折鏡のように、光は主に水平面のすぐ下に放射される。この配光分布は、隣接する街灯間の離れた地点の照明を増強するため、街路照明には非常に望ましい。白熱フィラメントランプは他のシステムに比べて多くの利点を持つ。効率が高く、光を分割でき、直流と交流の両方で動作し、メンテナンスがほとんど必要なく、調光装置と併用することで非常に効果的に使用できる。

商務省の報告書によれば、公共電灯工場によって供給された街路照明用の電気アークランプの数は 1912 年の 348,643 個から 1917 年の 256,838 個に減少し、一方で白熱フィラメント電球の数は 1912 年の 681,957 個から 1917 年の 1,389,382 個に増加した。

街路照明は警察の戦力増強に寄与するだけでなく、事故の減少にもつながり、広告媒体としても注目されるようになりました。繁華街では、高輝度の「ホワイトウェイ」照明が華やかさを添えています。装飾的な街灯は、街路を美しく彩り、建物を照らす可能性を秘めています。しかしながら、現代においては、電話会社や照明会社の老朽化した設備が都市や町の街路から撤去されることが期待されます。これらの設備は路地や地下に設置され、昼間は街路が美しく、夜は高度な文明の灯火によって輝かしく彩られるでしょう。

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灯台

現在、数千もの灯台、灯台船、灯浮標が航海士を水路や港湾へと導き、危険な浅瀬を警告しています。これらの建造には数々の素晴らしい工学技術が投入されており、人工照明の分野において、これほど強力な光線を考案する創意工夫が凝らされた例はありません。これらの安全標識の多くは自動的に作動し、ほとんど注意を必要としません。船乗りが安全に海岸に近づくための設備ほど、国の寛大さ、繁栄、知性を示すものはないと言われています。これらの灯台は、現代の航海において重要な要素であることは間違いありません。

最初の「灯台」は、地中海東部における初期の商業活動の便宜を図るため、司祭たちが維持していた薪を燃やした灯火でした。紀元前7世紀には、これらの灯火は文献に記されています。紀元前3世紀、プトレマイオス2世の治世下、アレクサンドリア近郊の小さな島に、非常に高いとされる塔が建てられました。この塔はファロスと名付けられ、灯台建設の学問に用いられる「ファロロジー（灯台学）」という言葉の由来となっています。2世紀にアレクサンドリアを訪れたカエサルは、後世の学者プリニウスは、ファロス塔を「非常に高く、素晴らしい構造の塔」と評しました。塔では昼夜を問わず火が燃やされ、プリニウスは「夜は星のように明るく、昼は煙でその存在が際立つ」と述べています。この塔は1000年以上も灯台として機能していたようです。1349年に廃墟となって発見されました。その後数世紀にわたり多くの塔が建設されましたが、光源や光学機器の開発にはほとんど注意が払われませんでした。

アメリカ、そしておそらく西欧大陸で最初の灯台は、1716年に完成したボストン灯台でした。稼働開始から数日後、ボストンの新聞にこの注目すべき出来事を報じるニュース記事が掲載されました。

陛下の治世初年に制定された議会法により、陛下の臣民の生命と財産の損失を防ぐため、ボストン港入口のグレート・ブリュースター（ビーコン島と呼ばれる）に灯台を建設し維持することとされました。この灯台は建設され、先週の金曜日、カラント14日に灯火が灯されました。この灯台は、ボストン港またはマサチューセッツ湾の他の港を出入りするすべての船舶にとって非常に役立ちます。この灯台の使用料として、すべての船長は関税徴収官に、入港時は1トンにつき1ペニー、出港時は1ペニーを支払うものとします。ただし沿岸船は出港時に1隻につき2シリング、漁船、木製スループ型帆船などは1隻につき年間5シリングを支払うものとします。

これは3年前にボストンの商人たちが行った請願の実際的な結果でした。塔は灯台は石造りで、約1万ドルの費用をかけて建てられました。2年後、灯台守とその家族は水死し、この惨事は当時13歳だったベンジャミン・フランクリンに大きな衝撃を与え、彼はこの出来事について詩を書きました。この灯台は独立戦争中に襲撃隊によって大きな被害を受け、1776年にイギリス艦隊が港を出港した際には、一隊の水兵によって爆破されました。1783年に再建され、その後高さが増しました。

ヨーロッパの多くの灯台では長年にわたりろうそくや石炭が灯火として使われていたにもかかわらず、この灯台では当初から石油ランプが使用されていたようです。1789年には16個のランプが使用され、1811年には回転機構を備えたアルガンランプと反射鏡が設置されました。こうして固定灯ではなくなり、閃光灯の時代が到来しました。現在、ボストン灯台は最新のレンズによって10万カンデラの光を発しています。

1789年にアメリカ合衆国政府が設立された当時、植民地には10基の灯台がありましたが、ボストン灯台は他の灯台より30年も早く稼働していました。ニューヨーク港のサンディフック灯台は1764年に設立され、当時の石造りの塔は今もなお現存し、使用されています。これはアメリカに現存する最古の灯台です。建設資金は、ニューヨーク議会が承認した2回の宝くじによって調達されました。初点灯から数日後、ニューヨークの新聞に次のような記事が掲載されました。

先週の月曜日の夜、サンディフックに建てられたニューヨーク灯台が初めて点灯されました。灯台は八角形で、8つの等しい側面、底部の直径は29フィート、壁の頂上部は15フィートです。ランタンの高さは7フィート、円周は33フィートです。ランタン全体は鉄でできており、上部は銅で覆われています。48個の油炎があります。建物は地上から9階建てで、底から頂上までの高さは103フィートです。

初期の頃から灯台の数は着実に増加し、現在ではアメリカ合衆国は海岸線と河川に沿って5万マイル（地球の円周の2倍に相当）にわたって灯台を維持しています。現在、アメリカ合衆国は約1万5000基の航路標識を維持しており、年間約500万ドルの費用がかかっています。1916年には、アメリカ合衆国は主要灯台1,706基、灯台船53隻、灯浮標512基、合計5,323基を運用していました。

初期の灯台には、石炭や木材を燃やす火鉢や格子が備えられていました。これらの粗雑な光源は19世紀以降まで、場合によっては1846年まで使用されていました。イギリスのプリマス沖にある有名なエディストーン塔では、初めてろうそくが使用されました。最初のエディストーン塔は1698年に完成しましたが、1703年に消失しました。別の塔が建設されましたが、1755年に火災で焼失しました。その後、スミートンが1759年に別の塔を建設しました。スミートンがろうそくの使用を導入したとされていることから、これは18世紀に起こったと推測されます。しかし、前述のように、1716年に建設されたボストン灯台は、当初から石油ランプを使用していたようです。しかし、スミートンは2.8キャンドルの明るさを持つ、かなり大きな24本のろうそくを設置しました。この塔の光源の強度は約67カンデラでした。これは高性能な反射鏡やレンズが使用される前のことなので、初期の灯台はむしろ弱いビーコンであったことは明らかです。

英国の記録によると、平らな芯を持つ石油ランプは1763年にリバプールの灯台で初めて使用されました。1784年頃に導入されたアルガンランプは広く普及しました。円筒形の芯とガラス製の煙突を持つこのランプは燃焼効率が高く、光度と全体的な満足度を大幅に向上させました。後にランゲは煙突の上部に向かって絞りを設ける改良を加えました。ランフォードとフレネルも複数の芯を持つバーナーを考案し、光度を向上させました。これらの初期のランプではマッコウクジラ油と菜種油が燃焼され、19世紀半ばまで使用されました。ココナッツ油、ラード油、オリーブ油も灯台で使用されていました。

当然のことながら、鉱油は入手可能になるとすぐに、その低コストゆえに導入されました。しかし、灯台で満足のいく鉱油ランプが稼働したのは1870年頃になってからでした。鉱油を用いた最初の多芯灯台ランプを発明したのはドティとされ、彼のランプとその改良版は19世紀後半まで広く使用されました。これらのランプには2つのタイプがあり、1つは圧力下でバーナーに油を供給するタイプ、もう1つは油をバーナー内に保持するタイプです。で一定のレベルを保つ。ごく小型のランプの中には、芯の毛細管現象を利用して炎に油を供給しているものもある。

石炭ガスは19世紀中頃に灯台に導入されました。ガスマントルがまだ存在していなかったため、ガスはジェットで燃焼させられていました。同心円状のジェットを階段状の円錐形に並べるなど、様々なジェットの配置が考案されました。ガスマントルは船乗りだけでなく、一般の文明人にとって大きな恩恵となりました。一定量の燃料から得られる光の強度を大幅に高め、光学系を用いて光をある程度方向付けることができる、非常にコンパクトな明るい光源です。石炭ガスの製造には精巧な装置が必要であったため、灯台の灯火には他のガスがより適した燃料となりました。様々な簡素なガス発生装置が考案されました。高引火性の鉱油の中には、マントルの下で気化させて燃焼させるものもあります。カルシウムカーバイドと水から簡単に製造できるアセチレンは、航海灯として重要な役割を果たしてきました。 19世紀後半には、白熱ガスバーナーを用いた灯台から数十万キャンドルの光量を持つ光線が放射されるようになりました。これらの特殊なガスマントル光源は、1平方インチあたり数百キャンドルもの明るさを誇ります。

電気アーク灯は1860年頃に灯台に初めて導入されましたが、これらの灯が実際に実用的になったのは1875年頃とされています。1883年、イギリスの灯台当局はアーク灯に関する広範な調査を行いました。その結果、これらの灯から発せられる白色光は、油から発せられる黄色光よりも大気による吸収が大きいことがわかりました。しかし、はるかに明るい光は、アークランプの輝度は、この欠点を十分に補うものでした。調査の最終結果は、通常の灯台用途では、石油ランプやガスランプの方がアークランプよりも適しており経済的であるという結論でした。しかし、より広い範囲を照らす必要がある場合には、後者の方がその高い光度によりはるかに有利でした。重要度の低い照明には白熱フィラメントランプが使用されており、最近では最新の高効率フィラメントランプも一部で使用されています。

高い塔の他に、多くの小規模なビーコン、灯台船、灯浮標が使用されています。これらの多くは無人であるため、自動的に作動する必要があります。灯台船は、灯台の建設が不可能または費用がかかりすぎる場合に使用されます。灯台船はかなり深い水域に錨泊するため、霧の天候でも霧信号で示された位置に向かってほぼまっすぐに操舵しても安全です。灯台船の維持費は灯台よりも高額ですが、費用が安く、移動が容易であるという利点があります。場合によっては、移動が必要になることもあります。最初の灯台船は1732年にテムズ川の河口近くに建造され、米国で最初の灯台船は1820年にノーフォーク近くのチェサピーク湾に錨泊しました。初期の船には自走手段はありませんでしたが、現代の船には自走式の動力源が備わっています。灯台の燃料には石油とガスが使用されており、1892年には米国灯台局が強力な電灯を備えた灯台船を建造しました。それ以来、発電機とバッテリーで供給される電灯を備えた灯台船が数多く存在します。

無人照明は1880年頃まで開発されませんでした。ピンチが圧縮ガスを充填した溶接ブイを開発し、完全な照明設備を実現したとき、照明ブイは成功を収めました。ランプと制御装置の改良により、無人灯ブイは成功を収めました。灯火は数ヶ月、時には1年も連続して点灯し、使用される石油ガスは非常に満足のいくものでした。最近では、太陽光で作動し、日中は小さな種火を除いて消灯する装置の実験がいくつか行われました。この方法により、無人でも長時間の点灯が可能になります。電池や陸上からのケーブルで供給される白熱電球も使用されましたが、石油ガスブイは依然として好まれています。灯ブイの燃料にはアセチレンが使用されてきました。自動発電機も考案されましたが、高圧システムの方がよりシンプルです。後者の場合、精製されたアセチレンは、アセトンで飽和したアスベスト組成物を含む貯蔵槽に高圧下で溶解されています。

灯台の光源は、他の航海灯と同様の歴史を辿ってきました。これらの多くは自動作動式で、時には時計仕掛けで制御されます。ここ20年間、ガスマントルは灯台灯に広く採用されるようになりました。19世紀後半には、太い芯に炭素のコーティングを施した永久芯を備えた鉱油ランプが考案されました。この仕組みは、炭素が消費されず、芯のさらなる燃焼を防ぐというものです。

航海灯の光学装置は、過去1世紀に多くの改良が重ねられてきました。初期の灯台には、反射装置も屈折装置も備えられていませんでした。1824年、ドラモンドは光を反射させる仕組みを考案しました。これにより、遠く離れた観測者が、装置を操作している人物のいる場所の点を読み取ることができるようになりました。彼は自身の実験から、灯台に鏡を用いることを思いつきました。彼の装置は、本質的には放物面鏡で、現在自動車のヘッドランプやサーチライトなどに広く使用されている反射鏡に似ています。彼はライムライトを光源として用い、得られた結果に大いに感銘を受けました。1826年に出版された彼の論文によると、光学装置を用いて光線や光線帯を得るための実用的な研究は、当時ほとんど行われていませんでした。しかし、灯台の記録によると、1763年には既に、銀メッキの小さな平面ガラスを石膏に貼り付け、部分的に包み込むような反射鏡を形成していました。球面反射鏡は1780年頃に、放物面反射鏡は約10年後に導入されました。

初期の灯火はすべて「固定」されていましたが、船員がそれぞれの灯火を区別できることが望ましいため、回転機構が開発されました。この機構によって特徴的な閃光が得られ、その時間間隔から灯火が識別されます。最初の回転機構は1783年に設置されました。初期の閃光灯は、光を集めてビーム状またはペンシル状に照射する回転反射鏡によって得られました。現在使用されている放物面反射鏡は、サイズが大きいことを除けば、自動車のヘッドランプのものと本質的に変わりません。

レンズは後者で導入されたようだ灯台レンズは 19 世紀初頭に発明されました。当初は、厚さを減らすために、一枚のガラスから同心円状に削り出されていました。原理的には、現在自動車に使用されているテールランプのレンズの一部に似ています。後に、レンズは独立した環状リングによって構成されるようになりました。フレネルの名前は灯台レンズと深く結びついています。1822 年に彼が環状リングを巧みに組み合わせたレンズを開発したからです。各リングの曲率中心は、中心からの距離が大きくなるにつれて軸から遠ざかるように設計されており、球面収差と呼ばれる重大な光学的欠陥を克服していました。フレネルは、外側のレンズに屈折プリズムと反射プリズムを使用するなど、多くの改良を考案しました。

灯台の光学装置は通常、(1)光線を光線束に集束すること、(2)光線を光線帯に集束すること、(3)光線を限られた方位角に集束させることを目的とする。前者の場合は単レンズまたは放物面反射鏡で十分であるが、後者の場合は、光を垂直方向に集束させて水平の光線シートを形成する円筒レンズが不可欠である。後者は、最初の 2 つを組み合わせたものである。現代の灯台のレンズは構造が非常に精巧で、多数の要素をいくつかのセクションに分割して構成されている。たとえば、中央セクションは環状リングで研磨された球面レンズで構成される場合がある。次のセクションでは屈折プリズムが使用され、外側のセクションでは反射ガラス プリズムが採用される。さまざまな要素は幾何光学の法則に従って綿密に設計されている。

閃光灯は固定灯に比べて多くの利点があり、重要な標識灯として広く使用されています。断続的な光を得るための様々な方法が用いられてきましたが、特に興味深いものではありません。レンズや反射鏡を回転させる場合もあれば、スリットの入った不透明なスクリーンを回転させる場合もあります。大型の灯台では、光学装置とその構造物の重量が数トンに達することもあります。このような重量の装置を回転させる必要がある場合、適切な大きさの鋳鉄製容器に入れた水銀の上に装置全体を浮かべます。巧妙な配置により、必要な水銀はごく少量ですみます。

航海灯の特性は、船員が灯火を識別し、正確な位置を把握できるように、多種多様です。固定灯は他の灯火と混同されやすいため、現在では軽視されています。短時間の閃光とそれに続く長時間の暗転が広く用いられています。船員は、その間隔を計ることで灯火を認識することができます。この方法は、短い閃光が連続して出現し、その後に長時間の暗転が続く場合にも適用されます。実際、短い閃光は特定の数字を示すために用いられ、船員が時計ではなく数字で灯火を認識できるようにしました。しかし、一般的には時間要素が用いられます。固定灯に白色または有色光の閃光または閃光群を重ねたものも用いられてきましたが、信頼性が低いという評判です。「掩蔽灯」と呼ばれる種類の灯火は、固定灯が瞬間的に遮られますが、その遮蔽時間は通常、光よりも低くなります。もちろん、複数の日食灯が使用される場合もあります。また、異なる色の灯火が、暗期なしで交互に点灯される場合もあります。使用される色付きの灯火は一般的に赤と緑ですが、これらはせいぜい短距離灯です。危険を示すために、フィールドの一部に色付きのセクターが使用される場合があり、フェアウェイでは白色のライトショーが行われます。これらは通常、水路を示すための固定灯です。

海上で光が見える距離は、その光度、色またはスペクトル組成、光度と観測者の目の高さ（海面からの高さ）、そして大気の状態によって決まります。大気が完全に澄んでいると仮定すると、光源の視認性は明らかにその光度に直接依存します。大気は通常、赤、オレンジ、黄色の光線を緑、青、紫の光線よりも吸収しにくいです。これは沈む太陽が地平線に近づくにつれて、太陽​​と目の間の大気の量が増えるため、黄色からオレンジ、そして最終的には赤色へと変化していく様子に表れています。このため、同じ光度でも赤色の光は青色の光よりも遠くまで届くことになります。

通常の大気条件下では、灯台で使用されるより強力な光源の到達距離は、地球の曲率によって制限される距離よりも長くなります。無色の光源の場合、海里単位の到達距離は少なくともカンデラの平方根に等しいようです。依然として存在する現実的な制限は、地球の曲率と、海面から物体を目で見ることができる距離です。物体の高さに依存します。この関係はおおよそ次のように表されます。

A. 完成した灯台レンズ B. パナマ運河のトロポイント灯台
A. 完成した灯台レンズ
B. パナマ運河のトロポイント灯台

海里単位の距離 = 8/7 √フィート単位の物体の高さ。たとえば、高さ 100 フィートの塔の頂上は、海面にいる目からは 8/7 √ 100 = 80/7 = 11.43 マイルの距離で見えます。ここで、目が海面から 49 フィート上にある場合、同様の計算により、海面にある元の目からどれだけの距離が見えるかがわかります。これは、8/7 √ 49 = 8 マイルです。したがって、海面から 49 フィート上にある目からは、11.43 + 8 または 19.43 海里の距離にある 100 フィートの塔の頂上を見ることができます。これらの条件下では、塔の頂上から目に引かれた仮想線は、目から 8 マイル、塔から 11.43 マイルの距離で海の球面にちょうど接します。

光源または光線の光度は、到達距離に直接影響を及ぼします。初期の灯火や石油ランプの光度は、数本のろうそく程度でした。光源の改良、そして反射・屈折光学系の改良により、光線のろうそく光度は着実に向上し、今日ではガスランプの光線は数十万ろうそく光度に達します。電球と巨大な集光装置を備えた現代の灯台から発せられる光線の強度は、数百万ろうそく光度です。実際、ニューヨーク湾入り口にあるナベシンク灯台は、6000万ろうそく光度と評価されています。

もちろん、過去1世紀の間に光生成の効率は飛躍的に向上しましたが、光を集める光学装置がなければ、これほど強力なビーム強度は得られなかったでしょう。例えば、全方向にろうそく1本分の光度を持つ小さな光源を考えてみましょう。もしこの全方向に放射される光をすべて集め、ある点を囲む全角度の1000分の1といった小さな角度のビームとして放射するとしたら、このビームの強度はろうそく1000本分になります。このようにして、これほど強力なビーム強度が生み出されるのです。

短い閃光に関して興味深い点があります。暗闇に順応した目には、短い閃光は、光が一定である場合よりもかなり強い強度として認識されます。言い換えれば、船舶の見張りは暗闇に順応しており、光線の閃光は、同じ光線が一定に照射されている場合よりもはるかに明るく感じられるのです。これは、閃光に有利に働く生理現象です。

1919年の西部戦線におけるアメリカのサーチライト陣地
1919年の西部戦線におけるアメリカのサーチライト陣地

読者の皆様も、航行補助として使用される光源において、信頼性、簡便性、そして低コストが最も重要な要素であることに既にお気づきでしょう。これが、石油とガスが引き続き使用されている理由です。光学的な観点から見ると、電気アークランプや集光フィラメントランプは従来の光源よりも優れていることが多いのですが、発電設備の複雑さは、孤立した場所では一般的に不利となります。大型の灯台船は現在、船内に設置された装置で発電した電力を使用しています。ブイの数は増え、灯台の数は減っていますが、灯台の光線の強さは増加しています。

アメリカ標準フィールドサーチライトおよびパワーユニット
アメリカ標準フィールドサーチライトおよびパワーユニット

ボストン灯台が建設されてから100年、人工灯の発達が文明社会の他の活動にもたらしたのと同じ大きな変化が、船乗りの灯台にも現れています。こうした航海補助装置の発達は目覚ましいものですが、今後も発展を続けなければなりません。地球の表面は、51,886,000平方マイルの陸地と145,054,000平方マイルの水域で構成されています。地球の表面の4分の3は水面であり、海洋は常に世界貿易の幹線道路となります。すべての危険を克服することはできませんが、人間の創意工夫は偉大な成果を生み出す力を持っています。灯台があるにもかかわらず、海岸線には難破船が見られますが、ロバート・ルイス・スティーブンソンが記したように、オークニー諸島の沿岸住民が難破船を収益源と見なしていた時代以来、浅瀬での漁獲量は大幅に減少しています。彼は次のように述べています。

住民の中には、「もし難破船が起こったら、他の場所と同じように、哀れなサンデー島に送った方がましだ」という諺が口癖になっていた。この島と隣の島では、住民も確かに難破船に見舞われてきた。操舵手の一人に船の帆の調子が悪いと文句を言うと、彼は多少お世辞を交えてこう答えた。「もしあなたがこの灯火をつけてここに来るのが神の御心ならば、私たちの船の帆ももっと良くなり、他のことももっと良くなっていたでしょうに」

農場の賃貸においては、海岸で難破する確率が高い場所では、家賃がはるかに高くなった。

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戦争における人工光
先の大戦勃発時、科学はその要請に応え、緊迫した必要性という重圧の中、半世紀に及ぶ通常の発展をわずか数年に凝縮しました。1914年当時、命知らずの遊び道具とさえ思われていた飛行機は、戦争を経て完成された空の道具として姿を現しました。照明は飛行の華やかさや化学戦のような目新しさはありませんでしたが、特定の分野では大きく進歩し、大きな役割を果たしました。人工照明は、裾野産業の生産を増大させることで知られざる攻勢を繰り広げ、輸送手段を監視させることで最前線の塹壕との連絡維持に貢献しただけでなく、戦場でもその役割を果たしました。巨大なサーチライトは潜水艦や爆撃機の位置を明らかにし、照明弾は敵の行動を明らかにし、ロケット弾は包囲された艦艇や部隊に救援を届け、航空観測員が発射したピストルライトは砲撃を誘導しました。その他多くの人工照明装置が戦闘に投入されました。サーチライトや信号装置には多くの改良が加えられ、過去の祭りの花火の要素は現代の戦争のニーズに合わせて改良され、開発されました。

夜な夜な戦線沿いに照明弾が打ち上げられ、哨戒隊やその他の敵の活動が明らかになった。少しでも疑念を抱くと、こうした派手な照明弾の大群が巨大な蛍の群れが乱されたかのように、巨大な光が炸裂しました。これらの光は、敵の塹壕の前に多数の光がまばゆい光を放ちながら横たわっていると、比較的安全に行動を遂行できるため、光の弾幕としても使用されました。飛行士は目標や着陸場を照らすために照明弾を投下しました。過去の閲兵式で使われた松明は兵士の夜間作戦を助け、上空に打ち上げられたロケット弾は後方の司令部への通信を伝達しました。スターシェルは他の照明弾と同じ役割を担っていましたが、銃から発射された火薬によって投射されました。これらをはじめとする多くの改良は、かつては単なる「花火」であったものの有用な用途を示しています。主に信号装置として使用されるものについては別の章で論じますが、その他のものについては、戦争の特定の局面において人工照明が果たした役割を示すのに十分な説明をします。

これらの装置に用いられる発光化合物は特に新しいものではなく、基本的には可燃性粉末と化学塩から構成されており、炎を輝かせ、必要に応じて色を付ける。成分としては、硝酸バリウム、過塩素酸カリウム、粉末アルミニウム、粉末マグネシウム、硝酸カリウム、硫黄などが挙げられる。イギリス人が用いる最も単純な混合物の一つは、

硝酸バリウム 37パーセント。
粉末マグネシウム 34パーセント。
硝酸カリウム 29パーセント。
マグネシウムは熱いワックスまたはパラフィンでコーティングされており、混合物の結合剤として作用するだけでなく、容器に圧縮成形されるだけでなく、殻を保管する際にマグネシウムの酸化を防ぐ役割も果たします。硝酸バリウムと硝酸カリウムはマグネシウムに酸素を供給し、マグネシウムは鮮やかな白炎を上げて燃えます。硝酸カリウムは硝酸バリウムよりも燃えやすいですが、後者よりも高価です。

マグネシウムのコストが高いため、粉末状のアルミニウムが代替品としてある程度使用されてきました。アルミニウムはマグネシウムのような照明効果はなく、発火しにくいですが、必要に応じて代替品として使用できます。これらの元素を含む英国の混合物は、

硝酸バリウム 58パーセント。
マグネシウム 29パーセント。
アルミニウム 13パーセント。
発火の遅い混合物は、発火しやすい一次混合物を補充する必要があります。有色の光を得るには、目的の色を与える化学物質を添加するだけで十分です。混合物の配合は、純粋に理論的な考慮に基づいて決定できます。つまり、燃料を完全に燃焼させるのにちょうど十分な量の酸素を供給すればよいのです。しかし、通常は理論上必要とされる量よりも多くの酸素が供給されます。

照明弾は、兵士にとっておそらく最も有用な装備である。パラシュート付きとパラシュートなしの2種類があり、パラシュート付きは急降下するため、短時間強烈な光を放つ。大口径の照明弾には時限信管が備えられており、一般的にかなり精巧な構造となっている。照明弾は鋼鉄製で、時限信管を備えている。先端に導火線があります。この導火線が砲弾先端部の黒色火薬に点火し、爆発によってスターシェルが鋼鉄製のケース後部から射出されます。同時に黒色火薬が隣の起爆剤に点火し、これが今度は緩慢燃焼性の発光化合物に点火します。スターシェルのケース後部には、丈夫な素材でできた大きなパラシュートが折り畳まれており、発光化合物を入れたボール紙製の筒が取り付けられています。燃焼時間は様々ですが、通常は1分未満です。特定の構造的細部は、高い砲口速度のストレスに耐えられるように設計されていなければなりません。さらに、パラシュート付きのスターシェルが空中の目的の地点に射出される際には、おそらく毎秒1000フィートの速度が得られます。

パラシュートを使わない照明弾は、短時間に強力な光を発するように設計されており、特に空襲に対する防御に適しています。この照明弾は、銃手が効果的に射撃できるよう、航空機を照らし出すことを目的としています。これらの照明弾には時限信管が取り付けられており、銃から砲弾が発射された後、所定の間隔で黒色火薬が点火されます。これにより、砲弾の内容物が排出され、点火されます。照明材の容器は、急速燃焼を起こし、約10秒間明るい光を発するように設計されています。この短時間では、敵の飛行士は地上に関する貴重な情報を得ることができません。さらに、近くにいる場合は、明るい光によって一時的に目がくらむ可能性があります。

通常のロケットに似たライフルライトは、ライフルから発射される短距離用です。数インチの鋼鉄製の円筒形の薬莢が鋼鉄製の棒に固定されています。照明剤が詰められた段ボール箱にはパラシュートが取り付けられており、全体が鋼鉄製の薬莢に収納されています。ショア用遅延信管は、ライフルライトが銃から発射された後に、通常の一連の動作を開始するために用いられます。鋼鉄製の棒がライフルの銃身に挿入され、空包がこのロケットのような装置を排出します。慣性により薬莢内の撃針が作動し、ライフルの引き金が引かれるとすぐに短い遅延信管が自動的に発射されます。

照明弾は、飛行士が自身の着地場所や破壊的な爆弾の着地場所を探す際、銃手への合図など、様々な用途で使用されます。照明弾は銃撃による衝撃に耐える必要がないため、構造が単純で、航空機から投下するだけで着火します。点火の仕組みとその後の一連の動作は、他の照明弾と同様です。

このような人工照明装置の価値は、光度と燃焼時間の両方に依存します。戦争において長時間の燃焼は一般的には求められませんが、瞬間的な光以上のものが必要になることは明らかです。一般的に、高光度と長時間の燃焼は相反する性質を持つため、この種の最も強力な光でも通常は短時間しか持続しません。同じ構成の照明弾2つの典型的な性能は以下のとおりです。

 フレアNo.1 フレアNo.2

平均光度 27万 95,000
燃える数秒 10 35
キャンドルセコンド 2,700,000 3,325,000
化合物の立方インチ 6 7
立方インチあたりのカンデラ秒 45万 47万5000
立方インチあたりのカンデラ時間 125 132
これら2つのフレアの照明物質は同じで、燃焼時間のみが異なっていました。もちろん、このようなフレアの光度測定は変動があるため困難ですが、測定誤差の範囲内で、化合物の照明力は燃焼時間に関わらずほぼ同じであることがわかります。燃焼する火薬の場合、光源は実際には炎であり、燃焼端が下向きに垂れ下がっているため、上半球よりも下半球でより多くの光が放射されます。最大のフレアのカンデラ光は、街灯のアークランプ200個、または住宅照明に使用される一般的な40ワットのタングステンランプ10,000個の合計光度に相当します。

化合物 1 立方インチあたりで得られるキャンドル時間に注目し、この照明のコストが現在のキャンドルよりも安く、現代の電気照明の 5 ～ 10 倍しかないことを知るのは興味深いことです。

近時の戦争で使用された照明弾は、最高2700フィート/秒の銃口初速に対応するように設計されており、4分の1マイルから数マイルまでの距離で点火するように設計されていました。ライフルから発射された照明弾の最大射程距離は約200ヤード、塹壕迫撃砲から約1マイル、野砲と艦砲から約4マイル。

サーチライトは長きにわたり戦争において貴重な補助手段であり、近年の紛争においてもその開発と応用に多大な注目が集まりました。サーチライトは主に遠距離の目標を探知・照明するために使用されますが、その用途は多岐にわたる条件と要件を網羅しています。サーチライトを遠距離で効果的に機能させるには、光源から放射される光を可能な限り平行に近い光線に向ける必要があります。軍用サーチライトには通常、反射鏡が用いられており、光線を可能な限り平行（発散角が最小）にするには、高輝度を維持しつつ最小の光源から光を放射する必要があります。この光源は、光線を平行またはほぼ平行にする大型の放物面反射鏡に対して適切な位置に配置されます。

電弧は登場以来、陸軍と海軍に供給された大型探照灯に利用されてきたが、最も大きな改良は戦争の緊張の中でなされた。先の大戦中、航空学は急速に進歩し、強力な探照灯の必要性が著しく高まり、戦闘が進むにつれて敵の航空兵は新しく開発された探照灯を相当の懸念をもって見るようになった。航空機の高速移動と高高度飛行は、これらの探照灯の設計に新たな要素をもたらした。目標が幾つかあったため、最も強力なビームを持ち、精巧な制御装置を用いて天空を照らすことができることが必要になった。高度5マイル（約8キロメートル）にも及ぶ高高度を高速で移動する微小な粒子の数倍もの威力がありました。さらに、戦場が変化するため、移動可能な装置が必要でした。

反射鏡を用いた光の制御は何世紀にもわたって研究されてきましたが、電弧の出現までは光源の面積が大きすぎて効果的な制御は不可能でした。光学装置は一般的に「点光源」と関連付けて考えられますが、点からは光を得ることができないため、小型で高輝度の光源が最も効果的な妥協策となります。放物面鏡は18世紀に使用されており、その特性は、1825年にドラモンドが最初のサーチライトを作るずっと前から知られていました。ドラモンドは、爆風で白熱した石灰片を光源として使用しました。彼は最終的に、石灰片に酸水素炎を照射する「ライムライト」を開発し、この装置はサーチライトや屋内投影に応用されました。戦争で使用された最初のサーチライトは、1863年のチャールストンのワグナー砦攻撃で活躍したドラモンドのライムライトだと言われています。

1848年、一般照明用として初めて電弧灯がパリに設置されました。この灯は大型のボルタ電池によって電流を供給されていましたが、電弧の成功は、より優れた電源の開発を待たなければなりませんでした。最初の実演に人々が驚嘆した後、適切な発電機が発明されるまでには、20年もの歳月がかかりました。発電機の登場により、電弧は急速に発展し、集中光源が利用可能になりました。高輝度で非常に明るいサーチライトです。徐々にサイズが拡大され、現在では直径7フィートにも及ぶ鏡と数百アンペアもの電流が使用されています。最も強力なサーチライトのビーム強度は、現在では数億カンデラにも達します。

アーク探照灯の設計における最も顕著な進歩は、近年、強力な炎を持つカーボンアークを開発したベックによって達成されました。彼の主な目的は、カーボンのサイズを大きくしたりアークの不安定さを抑えたりすることなく、従来よりもはるかに大きな電流をアークに流すことでした。通常のアークでは、過度の電流はカーボンを破壊します。崩壊する 直径が大きくない限り、急速にビームは拡散する。ベックはアルコール蒸気をアークに照射し、アークの酸化を防いだ。こうして彼は高い電流密度とはるかに高いビーム強度を実現した。彼はまた、光度を高めるために特定の金属塩を含む芯付きカーボンを使用し、正極カーボンを回転させてクレーターを一定の位置に維持することで、より高い安定性と均一性を実現した。実験では、この特性を持つアークは、高い発光効率に加えて、より多くの光をミラーの有効角度に導くことが示された。光源が小さいため、ビームの発散角は小さくなる。言い換えれば、ビームは円筒形と1～2度しか違わない。もしビームが完全に平行光線で構成され、散乱や大気による吸収による光損失がなければ、ビーム強度は全長にわたって一定になるだろう。しかし、発散と大気による損失はサーチライトからの距離が遠くなるにつれてビームの強度を弱める。

光線の強度は光源の実際の明るさに依存するため、いくつかの現代の光源の明るさは興味深いものです。これらの明るさは、投影面積1平方インチあたりのカンデラ（燭光）で表されます。つまり、金属板に小さな穴を開け、光源の横に置き、その穴を通過する光の強度を測定すれば、その穴の明るさをカンデラ（燭光）で簡単に求めることができます。

光源の明るさ（平方インチあたりのキャンドル数）

灯油の炎 5から 10
アセチレン 30から 60
ガスマントル 30から 500
タングステンフィラメント（真空）ランプ 750から 1,200
タングステンフィラメント（ガス入り）ランプ 3,500から 18,000
マグネタイトアーク 4,000から 6,000
サーチライト用カーボンアーク 8万から 9万
サーチライト用炎アーク 25万から 35万
太陽（計算された平均） 約100万
サーチライトの反射鏡は、高いビーム強度を得る上で極めて重要な要素であるため、実用的なアーク放電の登場以来、多大な注目が集まっています。放物面鏡は、焦点に置かれた光源からの光線を平行、あるいはほぼ平行にする性質を持っています。光源に対して鏡の角度が大きいほど、小さい角度の場合よりも多くの光が捉えられ、平行になります。そのため、鏡は大きく、焦点が短いものになります。投影可能。サーチライトプロジェクターは、利用可能な光の30～60%をビームに投影しますが、レンズシステムでは有効角度が非常に小さいため、ビームに投影される光の割合ははるかに少なくなります。1874年、マンギンはガラス製の反射鏡を製作しました。この反射鏡は、外面と内面の両方が球面でありながら曲率半径が異なり、中央部が厚くなっています。この装置は外側が「銀メッキ」されており、光がガラスを通過して鏡面まで戻り、ガラス内で屈折することで、鏡面の球面収差を補正しました。これらは広く使用されています。特殊な投影目的のために、様々な曲面の組み合わせが開発されていますが、強力なサーチライトには依然として放物面鏡が好まれています。正炭素の先端が焦点に配置され、鏡によって光が遮られる有効角度は通常約125度です。この角度内には、直流アークの場合、光源から放射される光の大部分が含まれます。所定の直径の鏡の焦点距離を短くすることでこの角度を大きくすると、ビームの発散角が大きくなり、ビーム強度は減少します。これは、光源が見かけ上大きくなるためです。つまり、所定の大きさの光源は、反射鏡に対してより大きな角度を呈し、理論的な点からより離れることになります。

先の戦争が始まった当時、入手可能なサーチライトは主に固定設置用でした。これらは直径数フィートの反射鏡を備えた「樽型」のライトで、総重量は数トンにも達することがありました。我が国が戦争に突入した際、直径5フィートの携帯型「バレル型」サーチライトが製造されました。これは台車を含めても重さはわずか1800ポンドでした。その後、さらなる改良が行われました。戦争のストレスが技術革新に与える推進力の一例は、特定の携帯型サーチライトの開発に見られます。陸軍省が設計上の問題をいくつかの大規模産業施設に提出してから2か月後、新しい60インチサーチライトが生産開始されました。このサーチライトは、従来の標準品の5分の1の重さ、20分の1の体積、はるかにシンプルな構造、4分の1の時間で製造でき、コストも半分でした。装置の遠隔操作は高度に発達しており、操作者は装置近くの散乱光から離れた場所にいることができます。サーチライトの近くにいると、この散乱光のベールが視界を著しく妨げます。

移動可能な動力装置が必要となり、自動車のエンジンを原動機とするタイプが開発されました。あるタイプでは、発電機はエンジンの前方に配置され、自動車のシャシーの外側に支持されています。別のタイプでは、発電機は自動車のトランスミッションとデファレンシャルの間に配置されています。標準的なクラッチとギアシフトレバーを使用して、エンジンを発電機またはトラックのプロペラシャフトに接続します。最初のタイプには、115ボルト、15キロワットの発電機、36インチの手押し式サーチライト、そして500フィートのワイヤーケーブルが含まれていました。2番目のタイプには、105ボルト、20キロワットの発電機、60インチのオープンサーチライト、そして600フィートのケーブルが含まれていました。このタイプは、50キロワットの発電機を搭載するように拡張されました。移動式発電装置。これらのユニットを移動させる際、サーチライトとその台車は移動式発電装置の後部に搭載されます。最大の装置で得られる照度は、一定の距離で生成される照度から推測できます。例えば、高集光ビームを備えた15キロワットのサーチライトは、930フィートの距離で280フットカンデラの照度を生み出しました。この時点で、これは約2億5000万カンデラの光度を持つ光源によって生成される照度に相当します。

もちろん、サーチライトの有効範囲は最も重要な要素ですが、これは様々な距離におけるビームの照度、大気の状態、観測者の位置、物体の大きさ、模様、色、反射率、背景の色、模様、反射率など、多くの条件に依存します。これらはここで議論するには複雑すぎますが、通常の条件下では、これらの強力なライトは数マイルの距離で有効であると言えます。最近の研究によると、一定の条件下で特定の物体を照らすサーチライトの範囲は、その強度の約4乗根に比例して変化するようです。

最も強力なサーチライトには金属製の放物面反射鏡が使用されていますが、戦争に適応した他の多くの開発も行われてきました。航空機を捜索するためにビームを上方に向けるサーチライトでは、フレネルレンズがアークの上部に使用され、アーク下部の鏡の代わりとなりました。アーク下部の鏡は、その位置から、高温の炭素粒子が落下して常に劣化する危険にさらされていました。白熱フィラメントランプは、これまで様々な用途で成功を収めてきました。酸素アセチレン装置は、その携帯性から実用化されています。酸素アセチレンの炎は小さなセリアペレットに集中し、小型ながら明るい光源となります。燃料は、約1,000リットルの溶解アセチレンが入ったタンクと、約1,100リットルの酸素が入ったタンクから供給されます。各ガスを1時間あたり40リットル消費することで、約150万キャンドルの明るさのビームが得られます。この速度であれば、サーチライトは補充なしで20時間点灯できます。

夜間飛行士用の標識灯は、平和活動において大きな重要性を担うであろう開発ではあるが、主に戦争の要件を満たすために開発された。これらは、航海士を誘導する標識灯と実質的には変わらないが、空中の海を航行する者は標識灯が設置されている面よりもはるかに上空にいる。このため、レンズは概ね上方に光を送るように設計されている。海外では、航空航行用の標識灯としていくつかの種類が使用されてきた。ある種類では、光源からの光は上方全方向に自由に放射されるが、通常は下半球に放射される光はプリズムによって上方に向けられる。より精巧な種類では、レンズのベルトが水平面上方の全方向に光を送るように配置されている。閃光装置は、閃光の数や性質によって場所を示すために使用される。この目的のための光源として、電気フィラメントやアセチレン炎が使用されてきた。別の種類では、光は一方位に集中され、全体がビーコンは回転します。戦争中、戦線近くの飛行場では、ガスを使った携帯式ビーコンがいくつか使用されていました。

あらゆる種類の照明器具や照明器具が、必要に応じて、また入手可能な材料に応じて使用されました。自発光塗料は、時計の文字盤や計器の目盛りを照らすだけでなく、前線での様々な用途にも使用されました。直径2～3インチの自発光塗料を塗った木製のボタンは、好きな場所に取り付けることができ、目印として機能しました。これらのボタンは近距離でしか見えず、その微弱な光は、戦場での様々な用途に特に重宝されました。静寂が不可欠な近距離で光信号を送るために、手に持つこともできました。自発光矢印や標識は、夜間に兵士やトラックの方向を示し、担架を担ぐ兵士でさえ、仲間に識別してもらうために背中に自発光マークを付けました。

夜光塗料の塗布に類似しているのは、夜間に戦闘中や敵に近い場所にいる戦艦などの艦艇に青色光を使用することです。数年前、ブラジルで建造された戦艦には二重照明装置が装備されていました。追加の照明装置は濃青色光を使用していました。これは、暗闇や非常に弱い光量に慣れた目に非常に効果的で、短距離の光です。青色光は光度が低いため、遠くまで届きません。さらに、青色光は、同じ強度の他の色の光ほど通常の大気中を深く透過しないことが知られています。

戦争は人工照明の開発と利用において特定の方向への大きな進歩をもたらし、平和の時代はこれらの発展を引き継ぎ、より建設的な目的に適応させるでしょう。

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シグナリング
古来より、狼煙は丘の頂上や人里離れた場所からメッセージを発信してきました。この地では、インディアンが広大な森林と草原を支配していた時代、彼は狼煙によって放浪する部族民に情報を伝達し、また、狼煙を覆ったり剥がしたりすることで暗号を閃かせました。架空の世界であれ現実世界であれ、漂流者は通り過ぎる船を引き寄せる手段として、本能的に狼煙に頼ります。古来より、この簡素な通信手段はあらゆる場所で用いられてきました。だからこそ、人類が独自の分野と利点を持つ光による信号の完成に創意工夫を凝らしてきたのも不思議ではありません。もちろん、無線通信や電信がある程度は光信号に取って代わるでしょうが、光信号が依然として優位に立っている分野は数多くあります。実際、先の戦争では、他の多くの信号手段が存在するにもかかわらず、光がこのように多用され、様々な装置が開発されました。信号としての光の主な利点の一つは、制御が容易で直線的に照射できることです。例えば、無線電波は敵に傍受されることを意図して放射されます。

光信号の始まりは過去の闇の中に隠されています。もちろん、最も原始的な光信号は薪の火でしたが、人類は太陽の像を反射するために鏡を早くから利用し、現代のヘリオグラフの基礎を築いたと考えられます。ヨブ記はおそらく現存する最古の文献の一つであり、溶かした鏡について言及しています。モーセの時代のエジプト人は磨かれた真鍮の鏡を使用していました。紀元前3世紀のユークリッドは、凹面鏡による光の反射について論じた論文を書いたと言われています。ヨハネペッカム13世紀のカンタベリー大主教は、磨かれた鋼鉄製の鏡と鉛で裏打ちされたガラス製の鏡について記述している。合金16世紀には、スズと水銀から作られた光学レンズがヴェネツィア人によって作られました。17世紀には、ホイヘンスが屈折と反射の法則を研究し、様々な目的のための光学装置を考案しました。しかし、人工光を実用的に制御しようとする注目に値する試みがなされたのは18世紀になってからでした。1757年、ドロンは異なるガラスを組み合わせて色消しレンズを初めて作りました。1774年、ラヴォアジエは2枚の凹面ガラスでセルを作り、その中に水と他の液体を満たして、直径約4フィートのレンズを作りました。彼はこのレンズを使って太陽光の像を木や溶けた金属に集中させることで、火をつけたり金属を溶かしたりしたと言われています。その頃、ビュフォンは数百枚の小さな平面鏡を適切な角度で配置して組み立てられた放物面鏡を作りました。これを使って太陽光線を集中させ、60メートル以上離れた木に火をつけました。彼はまた、ガラスの塊を同心円状に研磨してレンズを作ったとも言われている。70年後にフレネルが考案した設計に類似した手順。これらは、現代の高度に洗練された光制御の基礎を築いた初期の研究の例です。

1826年、アイルランド測量に従事していたトーマス・ドラモンドは、数マイルの距離を信号で知らせる装置を考案し、三角測量を容易にしました。80マイルにも及ぶ距離に遭遇したため、このような遠距離から点を視認できる手段が望まれました。ガウスは1822年に平面鏡による太陽像の反射を利用し、ドラモンドもこの手段を試しました。ドラモンドは、霞のために観測点はもちろん、観測点が位置する丘さえも見えなかった45マイルの距離まで信号を送ることに成功しました。この計画の実現可能性を実証した後、ドラモンドは太陽光の影響を受けない強力な人工照明を備えた装置の開発に着手しました。それ以前の測地測量では、放物面反射鏡と凸レンズを組み合わせたアルガンランプが使用されていましたが、これらの距離は明らかに不十分でした。フレネルとアラゴは、一連の同心円状のリングを接着して構成されたレンズを製作し、これを 4 つの同心円状の芯を持つアルガン ランプの前に置くと、48 マイル離れた場所から観測される光を得ました。

これらの成功にもかかわらず、ドラモンドは放物面鏡とより強力な光源の組み合わせが信号灯として最適であると信じていました。明るい光源を求めて、彼は酸素中でのリン燃焼や様々な実験を行いました。 素晴らしい花火の準備。しかし、炎は不安定で、一般的に不向きだった。その後、彼はライムライトの開発へと向かった。最初の装置では、アルコール炎の中に小さな石灰球を入れ、炎を通して酸素の噴流を石灰に当てた。1826年の彼自身の記述によれば、彼はこうして次のような成果を得た。

その光は非常に強烈で、反射鏡の焦点に置くと、40フィートの距離からでもその輝きを目で捉えるのが困難で、輪郭は放射の輝きの中に見えなくなる。

その後も彼は、ジルコニア、マグネシア、チョークや大理石から得られる石灰など、様々な酸化物を用いた実験を続けました。これがライムライトの誕生であり、人工照明の進化における偉大な一歩の一つであったため、ドラモンドの名を冠すべきものでした。

この装置によって、測量では100マイルもの距離から信号が視認可能になりました。ドラモンドは、当時の重要な灯台にこの光源を使用することを提案し、他にも多くの用途を予見しました。ライムライトは最終的に光信号装置として広く使用されるようになりました。太陽を光源とするヘリオグラフは、光信号装置として広く使用されており、ドラモンドはおそらくこれに人工光を利用した最初の人物でしょう。ヘリオグラフの欠点は、太陽の光が頼りないことです。人工光の導入に伴い、様々な光学機器が使用されるようになりました。

フィリップ・コロンブは、おそらく、暗号を点滅させることで近代的な信号システムを確立した功績を称えられるに値する人物だろう。彼は1858年にそのようなシステムの開発に着手し、イギリス海軍はこれを導入するために尽力しました。そしてついに1867年、イギリス海軍は閃光方式を採用しました。この方式では、光源を露出させたり遮ったりすることで、モールス信号に似た点と線を描きます。当初、伝送速度は1分間に7～10語でした。近年では、はるかに高感度の装置が利用可能になり、そのような装置では、伝送速度は視覚処理の遅延によってのみ制限されます。この初期の方式はイギリス海軍で非常に成功し、暗闇や霧の中でも艦隊を容易かつ安全に操縦できることがすぐに分かりました。「点と線」方式はたった2つの要素しか必要としないため、様々な方法で伝送できます。ランタンを短い弧や長い弧に振り回したり、必要に応じて傾けたりすることができます。

点滅灯または脈動光信号は、機械的に遮蔽された単一の光源で構成されています。これは電信キーによって制御され、コードは迅速に送信できます。サーチライトは、昼間でも遠距離に信号を送る手段を提供します。光は通常、高速シャッターによって機械的に遮蔽されますが、最近、別のシステムが考案されました。後者では、光自体がアークを横切る電気シャントによって制御されます。この方法では、電流の大部分を分流することで光が減光され、機械式シャッターで実際に光を遮るのと同じ効果が得られます。サーチライトによって、信号は通常、地球の曲率の限界が許す限り遠くまで視認できます。ビームを雲に向けることで、間に高地があるにもかかわらず、サーチライトから100マイル（約160キロメートル）離れた場所から信号を観測できます。あるいは海面の曲率。小型のサーチライトを使えば、10マイル先まで信号を送るのは簡単です。

この種の装置には選択性という利点がある。つまり、ビームの方向から数度離れた人には信号が見えなくなる。近年の開発例の一つは、小型放物面鏡の焦点にガス入り電球を取り付けた特殊なタングステンフィラメントである。ビームは照準器によって方向付けられ、トリガースイッチで電流を遮断することで閃光が得られる。このフィラメントは非常に高感度であるため、視覚の生理学的プロセスが記録するよりも速く信号を送信できる。無線電信の登場により、長距離光信号は一時的に影を潜めたが、先の戦争中に復活し、多くの開発作業が進められた。

アルドワ方式は、可能な限り垂直に並んだ4つのランプで構成されています。各ランプは赤色と白色の2つの光を持つ二重構造で、これらの光はキーボードから操作されます。赤色のランプはモールス信号の点を、白色のランプは長線を示します。キーには番号と文字が振られており、誰でもシステムを操作できます。色付きの光を使用する様々なシステムが使用されてきましたが、それらは必然的に短距離信号となります。もう一つの例は腕木式信号です。夜間に使用する場合、反射板に取り付けられたタングステンランプが腕の位置を示します。これらの信号が点滅方式に勝る利点は、各信号が完全で、容易に理解できることです。点滅方式は段階的であるため、点と長線の意味を理解するには注意深く追う必要があります。

アセチレンを用いた小型信号灯は、林業や携帯可能な装置が必要なその他の活動で使用されています。あるタイプの信号灯は、炭化カルシウムと水を入れた混合タンクに3時間の信号を送るのに十分な容量を備えています。小さなパイロットランプが常時点灯し、キーを操作することでガス圧が上昇します。キーを押している間、ランプは点灯し続けます。は低電圧です。この装置の通信範囲は10～20マイルです。蓄電池から電力を供給する電球は、山岳地帯で100マイル（約160キロメートル）も離れた場所に信号を送信する必要がある測地観測用に設計されています。試験の結果、この装置は一般的なアセチレン信号灯の150倍の電力を発することが示されており、この新しい電球を使用すれば、霞や煙が観測を妨げることはほとんどないと考えられます。

夜間、船舶には一定の固定灯の設置が法律で義務付けられています。航行中は、マストに白灯、右舷に緑灯、左舷に赤灯、白距離灯、船尾に白灯が必要です。マスト灯は、真前方を挟んで左右それぞれ10点ずつ、羅針盤の20点の水平弧を照らすように設計されています。この灯は、5マイル先から視認できなければなりません。左舷灯と右舷灯は、真前方を中心とする羅針盤の20点の水平弧を照らすように設計されています。これらの灯は、船首越しに見えないように遮蔽され、2マイル先から視認できるほど明るくなければなりません。マスト灯はフォアマストに、距離灯はメインマストに、マスト灯よりも15フィート高い位置に設置されます。距離灯は、コンパスのすべての方向に向けて光を発し、3 マイルの距離から見えるほどの明るさが必要です。船尾灯はマスト灯に似ていますが、その光はビームより前方には見えません。船舶が他の船舶を曳航しているときは、マスト灯と垂直に、それに類似した 2 つまたは 3 つの灯を表示する必要があります。灯火の間隔は約 6 フィートで、追加の 2 つは短い曳航を、3 つは長い曳航を示します。全長 150 フィートを超える船舶は、錨泊時に、船首と船尾にそれぞれ水平線全体から見える白色灯を 1 つずつ表示する必要があります。これらおよび他の多くの仕様は、人工照明が船員に情報を提供して船舶の秩序を保つ方法を示しています。人工照明がなければ、水路は道を失い、混乱が支配することになります。

船舶の遭難信号はロケットですが、ロケットが入手できない場合は、燃えている炎でも信号として機能します。花火は何世紀も前から知られており、ロケットによる信号の可能性は古くから認識されていたことは間違いありません。ロケットとその有用性に対する初期の科学的関心の例は、1749年のベンジャミン・ロビンズによるものです。ロンドンで花火大会を観覧していた彼は、ロケットが上昇した高度と視認範囲を測定することは興味深いと考えました。彼の測定によると、ロケットは通常440ヤードの高さまで上昇しましたが、中には615ヤードの高度に達したものもありました。そこで彼は特別なロケットをいくつか製作し、50マイルも離れた3つの異なる地域の友人に手紙を送り、ある時刻に、ロンドン郊外にロケット弾が打ち上げられる予定だった。これらのロケット弾の中には、高度600ヤード（約600メートル）まで上昇したものもあり、38マイル（約60キロメートル）離れた観測者にもはっきりと見えた。後に彼は1200ヤード（約1200メートル）まで上昇するロケットを製作し、これが実用的な信号手段であると結論付けた。それ以来、特に最近の戦争においては、ロケット弾は信号伝達に大いに役立ってきた。

自走ロケットは、中国人が祝賀行事に初めて使用して以来、その本質的な特徴は変わっていません。円筒形の砲弾が木の棒に取り付けられ、砲弾内の火薬が燃焼すると、高温のガスが激しく下方に噴出し、反作用で砲弾が上昇します。空中の特定の地点で、様々な信号が発射されます。信号は、それぞれ異なる性質と色を持ちます。このロケットの利点の一つは、推進力を自らに宿していることです。つまり、発射に銃は必要ありません。発光体や様々な細部は、別の章で説明した発光砲弾と同様です。

現時点では、ロケットは推進効率を最大限に高めるように科学的に設計されているわけではないが、この点におけるその単純さは大きな利点の一つである。一部の人が予測しているように、自走ロケットが将来の発射体となるならば、推進効率を最大限に高めるためには、ガスを勢いよく噴出させるオリフィスの設計に十分な配慮が必要となる。他にも改良の余地がある。黒色火薬の燃焼生成物のうち、ガス状ではないものは、重量の約3分の1に相当する。粉末の。これは非効率的な推進力を意味します。さらに近年、空気抵抗に関する多くの情報が得られており、これはロケットの形状設計に有利に活用できます。

各種ロケットに加え、銃やピストルから発射される信号灯も開発されました。近世の戦争中、暗闇の高所にいた飛行士は、ピストル信号灯を通信手段として効果的に使用しました。これらの装置は星を単独または連続して発射し、星の色、数、順序が信号に意味を与えました。これらの光信号の中には、パラシュートが付属し、長時間発光するものもありました。つまり、1～2分間発光するものでした。この種類の光信号には様々なバリエーションがあり、多種多様なものが使用されました。最前線の塹壕や前進部隊では、電話が通じない状況で光信号が使用されました。飛行士はピストル信号灯を使って砲撃を指示しました。ロケットは沈没船や救命ボートに救助を届けました。赤、緑、白に発光する信号管は、手に持ったり地面に置いたりして、しばしばその役割を物語りました。長年にわたり、列車の後部から投下されるこのような装置は、後続列車との安全な距離を保つために役立ってきました。戦時中、塹壕で試用されたのは、炎を発する装置でした。この炎は信号として色を変えることができ、30時間燃焼するのに十分な容量がありました。この装置は武器としても使用でき、強度を弱めれば懐中電灯としても機能しました。

可視光線に付随する不可視光線の利用に関する実験は長年行われてきました。不可視光線を用いた信号送信の実用性は、十分な量の不可視光線を効率的に生成し、付随する可視光線から分離することにかかっています。直径3インチ、焦点距離12インチのレンズの焦点にコイル状のフィラメントを備えた6ボルト電球を用いることで、いくつかの成果が得られました。この電球は、信号が向けられた観測所の近隣でのみ見える非常に細いビームを生み出しました。ビームは望遠鏡の照準器によって方向付けられました。日中は電球の上に濃い赤色のフィルターが取り付けられ、観測者は日光を遮断するために同様の赤いスクリーンを装備しない限り、光を見ることができませんでした。信号は6マイル（約9.6キロメートル）の距離から識別できたと言われています。夜間は紫外線のみを透過するスクリーンが使用され、観測者の望遠鏡の焦点面に蛍光スクリーンが取り付けられました。このスクリーンに当たった紫外線は蛍光現象によって可視光線に変換されます。この装置の到達距離は約6マイル（約9.6キロメートル）でした。海軍の護送船団には、方位のあらゆる方向に向けて光を放射するランプが求められます。この目的のため、紫外線を豊富に含む石英水銀灯の周囲には、紫外線を効率よく透過し、紫色光を除く可視光線をすべて吸収する煙突が取り付けられていました。このランプは近距離では濃い紫色に見えましたが、透過するかすかな可視光線は遠距離では見えませんでした。遠方の観測者は、特殊な装置を用いて目に見えない紫外線「光」を捉えます。バリウム・白金・シアン化物蛍光スクリーンを備えた光学装置。この装置の射程範囲は約4マイル（約6.4キロメートル）であった。

光信号は鉄道の夜間運行に不可欠であり、長年使用されてきました。この分野では、光信号の意味はほぼ普遍的に色に基づいています。転轍機の位置は、点灯する光の色によって示されます。日中に腕の位置が重要となる腕木式信号機の導入に伴い、腕の反対側に色付きガラスが設置され、腕の特定の位置に応じて光源の前に特定の色付きガラスが表示されるようになりました。使用されたランプはガラスレンズの背後にある灯油の炎で、例えば赤は「停止」、緑は「注意」、透明または白は「進入禁止」を示しました。長年にわたり灯油ランプが使用されてきましたが、最近ではこの目的で白熱電球がある程度設置されています。実際、少なくともある鉄道会社では、昼夜を問わずタングステンランプが光信号として使用されています。赤、緑、白の3つの信号灯が垂直に配置され、各レンズの後ろには2つのランプが設置されています。1つは高効率で、もう1つは低効率で動作し、信号が途切れた場合の対策となっています。通常の昼間の到達距離は約900メートルですが、直射日光が当たらない最悪の状況下でも、到達距離は600メートル以上になります。これらの信号灯は、あらゆる状況下で腕木式信号灯よりも視認性が高く、吹雪の際には腕木式信号灯の2～3倍の距離まで見えると言われています。

鉄道信号協会が採用している光信号の標準色は、赤、黄、緑、青、紫、そして月白です。これらは、光源が灯油の炎である際に、各スペクトル色の透過量に基づいて規定されています。当然のことながら、他の光源を使用した場合、これらの色は一般的に異なって見えます。青と紫は短距離信号ですが、灯油の炎を用いた最良の鉄道信号の有効距離は約4マイル（約6.4キロメートル）です。

晴天時における白色点光源の視認性は、少なくとも1マイル（約1.6キロメートル）までの距離では、その光度に比例し、距離の2乗に反比例することが示されています。晴天時に信号灯が視認可能となるために必要な光度は、1海里で0.43カンデラ、2海里で1.75カンデラ、5海里で11カンデラであることが明らかにされています。入手可能なデータによると、赤色または白色信号灯は、その方向における光度の平方根に等しい距離（海里）であれば容易に視認できるようです。緑色信号の到達距離（海里）は、光度の3乗根に比例するようです。マイル単位の距離とカンデラ単位の光度との関係が、通常遭遇する距離よりも長い距離にも当てはまるかどうかは確定していませんが、ニューヨーク港の入り口にあるナベシンク灯の光度の平方根が約 7000 であることは興味深いことです。この光は、通常の大気を通して 7000 マイル離れた場所から見えるのでしょうか。

最も特徴的な色光は、赤、黄、緑、青です。これらに加えて、信号灯として白（透明）と紫が追加されています。黄色は明るいのですが、「白」や透明と混同される可能性があります。現在利用可能な光源から得られる青と紫は、輝度が低いです。そのため、最も一般的に満足のいく信号灯は、赤、緑、透明となります。

他にも、特に屋内では数多くの用途があります。中には特殊なニーズに合わせて考案されたものもありますが、エレベーター、電話、各種呼び出しシステム、交通信号など、汎用的なものも数多くあります。光には、静かで位置や方向を制御でき、夜間でも目に見える信号となるという利点があります。このように、人工照明は別の分野でも文明の要請に応えてきました。

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光のコスト
人工照明は多くの点で自然光よりも優れているため、人類は日没後も長時間就寝する習慣を身につけ、その結果、「夏時間節約」という問題が生じています。可能な限り日光を利用すべきであることは間違いありませんが、この問題には二つの側面があります。まず第一に、屋内に日光を取り入れるには費用がかかります。窓や天窓の建築構造は、日光のコストを増加させます。光庭は貴重な床面積を犠牲にするため、費用をさらに増加させます。窓や天窓の維持管理も大きな負担となります。これらやその他の要素を考慮すると、屋内に日光を取り入れるのは費用がかかることがわかります。また、日光は頼りにならないため、一般的に人工照明による補助的なシステムが必要になります。実際、人工照明が自然光よりも安価であることは、場合によっては容易に証明できます。

平均的な中流家庭は現在、年間約15ドルから25ドルの人工照明で、いつでも利用できる便利な光源を利用しています。家計の中で、人工照明ほどコストに見合った満足感、快適さ、そして幸福感をもたらしてくれるものは他にありません。人工照明は大きな可能性を秘めた芸術的媒体であり、狭義の実利的な意味での光は常にその副産物です。現代照明のコストがいかに小さいかは、様々な方法で強調することができます。例えば、25ドルの絵画や花瓶への投資の利子は、通常、家庭内の装飾用ランプの点灯コストをカバーします。家庭における個人資産への投資の大部分は、周囲の環境を美化するための費用に充てられます。この投資のほんの一部に対する利子で、家庭における芸術的かつ実用的な人工照明の費用を賄うことができます。平均的な住宅の窓を洗う費用は、人工照明の費用と同じくらい高く、通常は後者の少なくとも大きな割合を占めます。人工照明のコストがいかに小さく、ユーザーにとって高いリターンをもたらすかを示す様々な例を挙げるのは単調な作業となるでしょう。読者が分析をさらに進めやすいように、家庭の例を選びました。コスト分析を行う産業界は、現在、適切かつ適切な照明を、生産性の向上、腐敗の減少、事故発生率の低減によって利益をもたらす資産と見なしています。

夏時間制は近年の戦争中に問題となり、今後も懸念事項であり続ける可能性が高いため、その歴史は興味深い。原始人と文明人の際立った違いの一つは、活動時間である。原始人は自然と日光に適応していたが、文明が進歩するにつれて、活動時間は暗闇の到来を超えてますます長くなるようになった。最終的に、多くの活動において、労働時間は24時間にまで延長された。適切な睡眠時間を確保しながら夜間に働くことに、乗り越えられない反対意見はないだろう。労働時間の分散。実際、機械や建物といった間接費を、生産期間の短縮によって減少した生産物で負担させれば、生活費は大幅に増加するだろう。例えば、ほとんどの工場では自然光よりも人工照明の方が照明効果が高いため、人工照明に根本的な反対意見はない。

もちろん、快適な気温が日光より遅れることは、ある程度、通常の労働時間が太陽よりやや遅れる自然な原因となっている。夜明けの冷気は人類をベッドに閉じ込め、人工照明の明るさと夕方の娯楽時間は文明人をベッドから遠ざける傾向がある。常に強力な影響力が働いており、夏時間には望ましい特徴があるにもかかわらず、人類は常に遅れをとる傾向がある。年月が経つにつれ、間違いなく何度もこの移行が必要になるだろう。何世紀にもわたって、思慮深い人々は早朝に人々を暖かいベッドから起こすことの難しさに気づき、時計の針を進めるという簡単な解決策に気付いてきたことは確かである。近代において夏時間節約が経済問題として考えられるほど重要になった当時、その初期の提唱者の一人はベンジャミン・フランクリンであった。1784年、彼は「経済計画」と題された、シリアスでありながらコミカルな傑作エッセイを執筆し、『パリ・ジャーナル』誌に掲載した。手紙の形で発表されたこの記事は、次のように始まっています。

紳士：あなたはよく私たちを楽しませてくれます 新しい発見ですね。最近私が行った発見の一つを、大変役立つと思われるので、あなたの論文を通して皆様にお伝えさせてください。

先日、ある盛大な集まりに出席しました。そこでクインケ・アンド・ランゲ社の新しいランプが紹介され、その素晴らしさに皆が感嘆しました。ところが、ランプの消費油量が明るさと正確に比例していないのではないか、もし比例していないならランプを使っても節約にならないのではないか、という質問が一斉に投げかけられました。誰もその点について納得のいく答えを出すことができませんでしたが、皆がこの点は知っておくべきだと同意しました。家計の他のあらゆる支出が大幅に増えている中で、できれば部屋の照明費を削減したいというのは非常に望ましいことだからです。このように皆が経済に関心を持っているのを見て、私は嬉しく思いました。なぜなら、私は経済を非常に愛しているからです。

真夜中を3、4時間過ぎた頃、頭の中はあのことでいっぱいだった。朝6時頃、突然の物音で目が覚めた。部屋が明るくなっているのに驚き、最初はランプがいくつも持ち込まれたのかと思った。しかし、目をこすってみると、光は窓から入ってくるのだと分かった。何事かと思って起き上がり、外を見ると、ちょうど地平線から昇る太陽が見えた。そこから太陽の光が部屋にたっぷりと差し込んでいた。前の晩、家政婦がうっかりシャッターを閉め忘れていたのだ。

正確に時を刻む時計を見ると、まだ6時だった。太陽がこんなに早く昇るのは何か不思議な気がして、暦をひもといてみると、その日の彼の起床時刻が6時だった。さらに先を見てみると、6月末まで毎日早く起きることになり、一年を通して8時まで起きるのを遅らせることは一度もなかった。

読者の皆さんは、私と同じように、正午前に太陽の兆しを見たことが一度もなく、暦の天文欄もほとんど気にしないでしょう。ですから、彼がこんなに早く昇ると聞いて、そして特に、昇るとすぐに光が差し込むと私が保証すると、私と同じくらい驚かれることでしょう。私はこのことを確信しています。この事実を確信しています。これほど確信できる事実は他にありません。私はこの目でそれを見ました。そして、その後3日間、この観察を繰り返しましたが、常に全く同じ結果でした。

彼はその後も同じような論調で、学者たちが彼を信じなかったこと、そして開拓者が直面する困難を指摘し続けます。彼は、もし彼がそんなに早く目覚めていなかったら、太陽の光で6時間長く眠ることができ、その代わりに翌晩6時間ろうそくの明かりで過ごせたであろうことを示して、重要な点を突き止めました。そして、彼が得意とする「ちょっとした算数」を駆使し、本格的な計算を行いました。彼は計算の基礎として、パリには10万世帯が住み、それぞれが毎晩0.5ポンドのろうそくを使用していると仮定しました。そして、3月20日から9月20日の間に、6,400万ポンドの蝋と獣脂を節約できることを示しました。これは1,800万ドルに相当する金額です。

こうした真剣な計算の後、彼は夏時間実施の方法を面白おかしく提案した。怠け者たちを目覚めさせる必要があるのは明らかで、彼の提案には大砲や鐘の使用も含まれていた。さらに、各家庭のろうそくの持ち込みを週1ポンドに制限すること、医師などの乗用車を除き日没後は馬車の通行を禁止すること、そしてすべての労働者に税金を課すことも提案した。 シャッターの付いた窓。彼の結びの言葉は次の通りだった。

このように私が自由に伝え、公に授けたこの発見の大きな恩恵に対し、私は地位、年金、独占権、その他いかなる敬意も求めません。ただ、その栄誉を得ることを期待するだけです。しかし、いつものように、私の発明を否定し、古代人には既に知られていたと主張する、嫉妬深い小心者がいることは承知しています。もしかしたら、彼らは古文書からその証拠となる一節を持ち出すかもしれません。古代人が太陽が特定の時間に昇ることを知らなかったという点については、私はこれらの人々と争うつもりはありません。彼らは私たちと同じように、それを予報する暦を持っていたかもしれません。しかし、だからといって、太陽が昇るとすぐに光を与えることを知っていたとは限らないのです。これが私が自分の発見だと主張するものです。もし古代人がそれを知っていたとしても、それはとっくに忘れ去られていたかもしれません。なぜなら、それは現代人、少なくともパリの人々には確かに知られていなかったからです。それを証明するには、ただ一つ、簡潔な論拠を用いるだけで十分です。彼らは世界中のどこにも劣らず教養があり、思慮深く、用心深い国民であり、私と同様に倹約を愛する国民を自称しています。国家の必要から課せられる数々の重税を鑑みると、倹約する十分な理由があるのは確かです。もし彼らが本当に太陽の純粋な光を無料で得られると知っていたならば、このような状況下でこれほど賢明な国民が、煙の立ち込める不健康で莫大な費用がかかるろうそくの明かりだけでこれほど長く暮らしてきたとは考えられません。

フランクリンの愉快な手紙には真剣な意図があった。1784年当時、家計は大幅に増加し、ろうそくによる十分な照明は当時としては高価だったからだ。しかし、過去135年間で状況は大きく変化した。人口の大部分が、より暗い場所で暮らしている。都市。便利さと贅沢さの増大によって絶えず上昇する生活費を抑えるためには、進歩の車輪を絶えず動かし続けなければなりません。さらに、光熱費は著しく低下したため、現在では些細な要因であるだけでなく、多くの場合、商業や産業において実際に利益をもたらしています。家庭、図書館、教会、美術館といった社会的・教育的な側面においても、別の種類の利益をもたらしています。夏時間には多くの利点がありますが、日光のコストと人工照明の価値は重要な考慮事項です。

照明用の燃料費は、貨幣の購買力の変動を考慮せずに、数年にわたって徹底的に比較することはできません。ここで検討するには複雑すぎるからです。しかし、過去 1 世紀にわたる簡単な調査をすることは興味深いことです。1800 年から 1845 年まで、鯨油は 1 ガロンあたり約 0.80 ドルで売られていましたが、この期間の後、鯨油の希少性が高まったためか価値が上昇し、1855 年には 1 ガロンあたり 1.75 ドルに達しました。幸いなことに、この頃に石油が発見されたため、石油ランプは贅沢品にはなりませんでした。1800 年から 1850 年まで、獣脂ろうそくは 1 ポンドあたり約 20 セントで売られていました。1 ポンドにはろうそくが 6 本あり、ろうそく 1 本が約 7 時間燃えるため、ろうそく 1 本の照明コストは 1 時間あたり約 0.5 セントでした。 1850年から1875年にかけて、獣脂ろうそくは平均して1ポンドあたり約25セントで販売されていました。大きなマッチが、燃えているマッチと同じくらいの光を発するというのは興味深い話かもしれません。ろうそくといわゆる安全マッチの約3分の1の量です。

キャンドルアワーとは、標準キャンドルが1時間に放出する光の総量であり、キャンドルアワーは光源のキャンドルパワーと燃焼時間を掛け合わせることで算出されます。同様に、ルーメン出力と点灯時間を掛け合わせるとルーメンアワーが得られます。標準キャンドルは、約10ルーメンの光量を放出すると考えられます。ワックスキャンドルは、精子キャンドルとほぼ同じ量の光を放出しますが、消費する材料の重量は約10%少なくなります。獣脂キャンドルは、精子キャンドルとほぼ同じ量の光を放出しますが、消費量は約50%多くなります。獣脂キャンドルは使用されなくなりました。

石油から蒸留された灯油の登場により、カンフェンランプが使用されるようになりました。灯油の価格は、導入後数年間は1ガロンあたり約80セントでした。1865年から1875年の間は、平均で1ガロンあたり約55セントでした。その後10年間で1ガロンあたり約22セントまで下落し、1885年から1895年の間には1ガロンあたり13セントまで下落しました。

1865 年の人工ガスの販売価格は 1,000 立方フィートあたりおよそ 2.50 ドル、1875 年から 1885 年は 2.00 ドル、1885 年から 1895 年は 1.50 ドルでした。

光源の燃料や電気エネルギーのコスト低下と照明生産の大幅な改善の相乗効果により、例えば世帯主は同じ支出で常に増加する光量を得ることができました。例えば、1 世紀前にはろうそく 1 本の明かりの下で 2 ～ 3 時間を過ごしていた家族が、今では同じ部屋で同じ料金で何倍も明るい光を楽しんでいます。家庭内の照明コストが大幅に低下していることの影響を追跡してみるのは興味深いことです。簡単にするために、ろうそくの光を単位として保持し、家庭の照明コストは検討対象期間を通じてほぼ同じままであると見なします。実際、平均的な世帯主が照明に費やす金額は、過去 1 世紀を通じてほぼ一定ですが、年が経つにつれて人工照明の期間が長くなり、照明の量も増えています。以下は、過去 1 世紀にわたって電気代を除いて年間 20 ドルで得られる照明のおおよその値の表です。

年 夜間の時間
ろうそくの光に相当する キャンドル時間
1泊あたり 年間
1800 3 5 15 5,500
1850 3 8 24 8,700
1860 3 11 33 1万2000
1870 3 22 66 24,000
1880 3.5 36 126 4万6000
1890 4 50 200 73,000
1900 5 154 770 28万
以上のことから、一世紀の間に、同じ費用で家主が入手できるろうそく相当の照明は少なくとも30倍に増加し、この照明が使用される時間は 持っているほぼ倍増した。言い換えれば、19世紀には年間20ドルで得られるキャンドル時間は増加した。約50倍です。言い換えれば、世紀末の照明コストは、世紀初頭のろうそくの約50分の1でした。この国のある大都市の世帯主の照明費用を計算する権威ある人物は、次のように述べています。

平均的な状況下でガス灯を使用するアメリカの家庭の夜間照明量が1700%増加したことに伴い、年間の照明コストは34%、つまり年間約7.50ドル削減されました。また、単位光量（キャンドルアワー）あたりの照明コストは、19世紀前半のわずか2.8%にまで低下しています。過去1世紀において、家庭でこれほど安価になり、改善された必需品は他にありません。

一般的に、照明利用者は、照明の使用量と使用期間を増やすことで、この減少を有利に利用してきました。このように、照明コストの大幅な低下は、社会経済的に顕著な影響を与えてきました。

マードックは19世紀初頭に工場に初めてガス灯を設置した後、その運用コストとろうそく灯のコストを比較した論文を発表しました。彼は1000ろうそく時間に相当する照明コストを次のように算出しました。

 1000キャンドル時間

1日2時間のガス灯 1.95ドル
1日3時間のガス灯 1.40
キャンドルライト 6.50
燃焼時間が長くなると、間接費の割合を減らすことでガス照明のコストを削減します。ろうそくによる照明では、設備全体が消費されるため、このような要素は存在しません。これは信頼できる記録が残っている初期の例です。現在では、効率の良いタングステンフィラメントランプで1ドルで得られる一定の光量は、灯油の炎で得られる場合は2ドル、ろうそくで得られる場合は約50ドルかかります。

過去1世紀を通じて同等の光量に要した費用を算出するには、非常に多くの要素を考慮する必要があります。当然のことながら、判断という避けられない要素があるため、人によって得られる結果は異なるでしょう。しかし、以下に列挙する概算値は、少なくとも、照明生産の急速な発展が続いた1世紀以上にわたる光の価格の動向を示すものとなるでしょう。計算には、燃料と電力の小売価格の適正な平均値、および関連する光源の平均発光効率が使用されています。これらの数値は特に我が国に当てはまります。

1000キャンドル時間当たりの概算総コストを期間ごとに示す表

 1000

カンデラ時間あたり
1800年から1850年、 精子油 2.40ドル
獣脂キャンドル 5.00
1850年から1865年、 灯油 1.65
獣脂キャンドル 6.85
1865年から1875年、 灯油 .75
獣脂キャンドル 6.25
ガス、直火 .90
1875年から1885年、 灯油 .25
ガス、直火 .60
1885年から1895年、 灯油 .15
ガス、直火 .40
1895年から1915年まで、 ガスマントル .07
カーボンフィラメント .38
金属化フィラメント .28
タングステンフィラメント（真空） .12
タングステンフィラメント（ガス入り） .07
近年、生活費は大きな注目を集めており、照明費と比較するのは興味深いことです。次の表は、先の戦争前の20年間の食料価格と電灯価格を比較したものです。これにより、戦争による大きな混乱は考慮されていませんが、1914年以降、食料価格は大幅に上昇したのに対し、電灯価格は実質的に変化していないことに注目すべきです。各商品の価格は1894年を100単位としていますが、もちろん、世帯主の実際の生活費は電灯価格の100倍にもなるでしょう。

年 食べ物 電気
照明
1894 100 100
1896 80 92
1898 92 90
1900 100 85
1902 113 77
1904 110 77
1906 115 57
1908 128 30
1910 138 28
1912 144 23
1914 145 17
消費者を困惑させ、政治家が公益企業に「差別」や「不公平」を訴えるきっかけとなる電気照明の特徴の一つは、料金の大きなばらつきです。例えば、一般家庭が工場よりも高い料金を照明に支払わなければならないとしても、それは差別でも不公平でもありません。料金は「需要」だけでなく、需要が発生する時間帯にも左右されます。住宅照明は主に午後5時から9時までの特定の時間帯に限られており、この時間帯に需要の「ピーク」が訪れます。中央発電所はこの短時間の需要に対応できる設備を備えていなければなりませんが、残りの時間帯には設備の容量の多くが使用されていません。昼夜を問わず、あるいは両方で電気を使用する工場は、中央発電所の効率的な稼働に貢献しています。工場への電力供給に必要な設備は長時間稼働しています。工場やその他の多くの消費者にとって、この間接費は一般家庭よりもはるかに少ないだけでなく、会計やメーターの検針などの費用も、あらゆる階層の消費者でほぼ同じです。したがって、これは小規模消費者の請求書の中では評価に値する項目です。

疑いなく、人々は、過去1世紀にわたる照明コストの大幅な減少が、主に照明の工業は大きく成長しました。この減少の一部は生産量の増加によるものであり、その大部分は科学によるものです。科学は、製造業者の支援を求められました。製造業者は、その規模ゆえに科学的開発に時間と資源を費やす能力に恵まれていたため、多くの改良によって光熱費の効率を高めてきました。国勢調査局の統計が参考になるかもしれません。これらは1914年のものであり、最近の戦争による異常な状況を回避するために提供されています。民間工場を除く、この国における1914年の市販用ガス製造に関する数値は次のとおりです。

施設数 1,284
資本 1,252,421,584ドル
製品（ガス、コークス、タールなど）の価値 2億2,023万7,790ドル
材料費 76,779,288ドル
製造による付加価値 1億4,345万8,502ドル
ガスの価値 1億7506万5920ドル
使用された石炭（トン） 6,116,672
使用されたコーク（トン） 964,851
使用済みオイル（ガロン） 7億1541万8623
ガス本管の長さ（マイル） 58,727
販売された製造製品
総ガス量（立方フィート） 203,639,260,000
石炭ガス（立方フィート） 10,509,946,000
キャブレター付き水ガス（立方フィート） 90,017,725,000
混合石炭ガス（立方フィート） 86,281,339,000
石油ガス（立方フィート） 16,512,274,000
アセチレン（立方フィート） 1億3,656万4,000
その他のガス、主にガソリン（立方フィート） 1億8141万2000
コーラ（ブッシェル） 1億1409万1753
タール（ガロン） 1億2593万8607
アンモニア液（ガロン） 50,737,762
硫酸アンモニア（ポンド） 6,216,618
もちろん、照明に使用されるのは製造されるガス全体のごく一部だけです。

米国地質調査所によれば、1917 年にこの国で販売されたガスの量は次のとおりです。

石炭ガス 42,927,728,000 立方フィート
水ガス 153,457,318,000 「」
石油ガス 14,739,508,000 「」
副生ガス 131,026,575,000 「」
天然ガス 795,110,376,000 「」
1914年、国内で精製された照明用油は38,705,496バレル（50ガロン）で、その価値は96,806,452ドルでした。この量の約半分は輸出されました。1914年、国内で製造されたろうそく全体の価値は約200万ドルで、これは1909年と1904年に製造されたろうそくの約半分でした。1914年、国内で製造されたマッチの価値は12,556,000ドルでした。これは1849年の42万9000ドルから着実に増加しています。1914年には、この国のガラス産業は700万個のランプ、7000万個の煙突、1630万個のランタン用電球、2400万個のシェード、電球、その他のガス製品を製造しました。その他にも数百万点もの照明器具が製造されましたが、残念ながら分類されていません。

1907 年と 1917 年の米国の公共電灯および発電所に関するいくつかの数字は次のとおりです。

 1917    1907

施設数 6,541 4,714
コマーシャル 4,224 3,462
市営 2,317 1,562
所得 5億2,688万6,408ドル 1億7564万2338ドル
プラントの総馬力 12,857,998 4,098,188
蒸気機関 8,389,389 2,693,273
内燃機関 217,186 55,828
水車 4,251,423 1,349,087
発電機のキロワット容量 9,001,872 2,709,225
出力（百万キロワット時） 25,438 5,863
対応モーター（馬力） 9,216,323 1,649,026
電弧街灯が設置された 256,838 ….
電気フィラメント街灯が設置された 1,389,382 ….
概して、この10年間で様々な項目が大幅に増加しています。中央発電所の出力は1907年から1912年の5年間で倍増し、その後1912年から1917年の5年間でさらに倍増しました。街灯は1907年には報告されていませんでしたが、1912年には公社によって供給されたアーク灯は348,643個ありました。アーク灯の数は1917年には256,838個に減少しました。一方、1912年には681,957個の電気フィラメント街灯が供給されていましたが、1917年には1,389,382個に倍増しました。これらの中央発電所の建設費と設備費は、1917年には合計30億ドルを超えました。

石炭と石油の供給がすぐに途絶える見込みはありませんが、枯渇は確実に近づいています。ガスと電力の生産のための燃料の供給が減少するにつれて、照明コストは上昇する可能性があります。現在、この国の既知の油田で利用可能な石油の総量は、様々な専門家によって50億バレルから200億バレルと推定されており、最も正確な推定値は約70億バレルです。年間消費量は現在約4億バレルです。これらの数字には、豊富なシェール層から蒸留される可能性のある石油は含まれていません。この資源は明らかに1000億バレルの石油を生み出すでしょう。同様に、石炭の供給は減少し、消費は増加しています。1918年には、5億トン以上の石炭が鉱山から出荷されました。天然ガスの生産はおそらくピークに達しており、石炭と石油の鉱床との関係から、その供給は限られています。

ガス、石油、石炭の総生産量のうち、照明に使用されているのはごく一部に過ぎませんが、これらの製品の供給量が限られていることから、この国の膨大な水力資源の開発が不可欠であることが浮き彫りになっています。現在の世代は、ガス、石油、石炭の供給量の減少に苦しむことはありませんが、水力発電の開発を奨励し、さらには要求することで利益を得ることができます。さらに、他の資源を可能な限り保全するために、河川、さらには潮汐や波を利用することは、将来の世代に対する義務です。科学はより効率的な光源の開発を続けていきますが、照明のコストは最終的にはこれらのランプに供給されるエネルギーのコストに依存します。現在、水力は風上への錨となっています。

17
光と安全

夜間、屋外の生命と財産は、照明が不十分な場合よりも適切な照明の下での方が安全であることは周知の事実です。大都市の警察は、街路照明が強力な味方であり、暗闇は犯罪を助長すると証言するでしょう。しかし、今日、街路照明の費用を計算する際に、生命と財産の安全の価値、そして都市や町を巡回するために必要な警察力の削減によってもたらされる節約効果を考慮に入れている人はどれほどいるでしょうか。空襲の危険を減らすために街路を暗くする必要があったため、ロンドンでは路上事故が大幅に増加しました。これは、事故防止の観点から街路照明が実際にどれほどの価値があるかを実証しました。

戦時中、卑劣な裏切り者や敵の工作員が産業を攻撃していた際、照明の価値は産業界によってさらに認識され、その結果、産業を守るために投光照明が設置されました。この新しい形態は、広く「防護照明」と呼ばれました。我が国が先の戦争に参戦して間もなく、米国軍事情報部は植物保護課を設立しました。この課は戦時中、33の地区事務所を擁し、3万5千の産業プラントを監視していました。軍需品の生産に従事していた。この部門は、防護照明が防衛にとって非常に有望な手段であると早くから認識し、広く活用した。例えば、部門長のエドマンド・リーは、屋外照明の価値について論じる中で次のように述べている。

この点における我々の取り組みの一例として、最近建設された8,000万ドル規模の火薬工場の事例を挙げる。我々はすべての電線を地中化するよう手配した。隣接する丘には通常の照明に加え、建物と敷地のあらゆる場所を見渡せる大型サーチライトが設置されている。300ヤードごとに、サーチライトを頂上に備えた監視塔が設置されている。これらのサーチライトは緊急時のみ使用される。各塔には電話回線があり、互いに接続している。塔の職員は、十分に照明が当てられた建物の外観を見渡すことができ、建物内の職員は庭の向こう側にある照明付きのフェンスを見渡すことで、その間に立つ人物や物のシルエットを捉えることができる。建物の最も重要な部分は3重のフェンスで囲まれている。近くの森では下草が刈り取られ、破壊されている。木の幹や枝は白く塗られている。これらの木々の間や、木々と植物の間を歩くとき、シルエットに見られずに済む人は誰もいません…。はっきり言いますが、優れた照明ほど優れた防御力を持つもの、そして同時にあまり理解されていないものを私は知りません。

このような保護照明がなければ、この重要なプラントの安全を確保するのに大勢の人員が必要だったでしょう。それでも、保護照明のコストは、損害や破壊に対して保険をかけられたプラントの価値のわずかな部分であったことは明らかです。

アメリカは先の戦争に19ヶ月間従軍し、その間に約40万人の死傷者を出しました。これは年間約25万人の割合で、戦闘、海上、病気、負傷、事故による死傷者を含みます。誰もが、この19ヶ月間の悲劇によって、あるいはそれ以上の悲劇によって自らの家庭、あるいは友人の家庭が荒廃した経験から、この死傷者数の大きさを実感したことがあるでしょう。しかし、トラベラーズ保険会社のR・E・シンプソンは次のように述べています。

この国では、1 年間に不十分または不適切な照明による事故の数が、戦争による年間犠牲者数を上回っています。

これは驚くべき比較であり、専門家には長らく認識されてきたものの、産業界や一般の人々からは概して無視されてきた照明の一側面を強調している。この状況は、産業界や公共の場における混雑の急激な増加の背景に、人工照明の適切な利用が遅れていることが大きな原因であることは間違いない。

事故防止は現代生活において重要な側面であり、より一層の配慮が必要です。公表されている統計と控えめな推計によると、この国では毎年約2万5000人が死亡または永久的な障害を負い、50万人が重傷、100万人が軽傷を負っています。シンプソン氏はこれらの数字を事故重症率に換算すると、年間合計1億8000万日もの労働時間が失われていると算出しました。これは、年間300日労働した場合、60万人の労働損失に相当します。この損失は全国に広がっており、その規模は統計以外では証明されていません。もちろん、事故の原因は数多くありますが、予防策の中でも適切な照明は重要です。

ある専門家によると、これらの事故の少なくとも18%は照明の欠陥によるものだという。このことから、現在、労働者の安全を守るための照明が不十分あるいは不適切であるために、生産者および賃金労働者として10万8000人が絶えず労働を失っている。もし10万8000人の年間労働力を石炭採掘に投入できれば、年間産出量は1億3000万トンに達する。そして、この大勢の労働者が1年間毎日10時間働くのに必要な照明はわずか1万トンで済む。

英国の労働者災害補償制度に基づいて得られた統計によれば、事故の 25 パーセントは工場の照明不足が原因であった。

照明を減らすことによる燃料節約については、これまで多くの議論や実践がなされてきましたが、その節約は容易に大きな損失に転じる可能性があります。例えば、25ワットの電球を1年間、1日10時間点灯すると、8分の1トンの石炭を消費します。この電球が階段の上や重要な場所に設置されており、その電球が消えることで、作業員がたった1日分の労働を失うことになる事故が1件発生したと仮定しましょう。もしこの1日で石炭を採掘できたとしたら、10時間で電球を32年間点灯させるのに十分な量の石炭が採掘できたことになります。照明にかかる費用は、家庭における暖房、調理、照明用の燃料消費量の分布からも明らかです。家庭でこれらの用途に消費される燃料の総量のうち、87%は暖房用、11%は調理用、2%は照明用です。照明用に使用される石炭の量は、一般的に石炭総消費量の約2.5%です。したがって、照明を削減しても、せいぜいそれほど大きな燃料節約にはならず、むしろ大きな経済的損失につながる可能性があります。効率の悪いランプや付属品を効率の良い照明器具に交換し、窓や人工照明器具を洗浄することで、実質的な節約を実現できます。

不適切な照明は、不十分な照明と同様に事故を引き起こす可能性があり、工場や街路のいたるところで光の誤用が顕著です。明るい光源の眩しさは、太陽を見つめることで容易に証明できます。しばらくすると強い不快感を覚え、この明るい光源から目を離すと、残像によって一時的に目が見えなくなります。工場で遮蔽されていない光源を見つめた結果、このようなことが起こると、作業員は稼働中の機械、物につまずくこと、その他様々な理由で怪我をする可能性があります。工場では、遮蔽されていない光源があまりにも多く見られます。不適切な照明は深い影を作り出しやすく、そこに多くの危険が隠れている可能性があります。街路では、自動車のヘッドライトのまぶしい光が非常に多く、ほとんどすべての人が経験からまぶしさの危険性を証言できるでしょう。機関車のまぶしいヘッドライトでさえ、多くの死傷者を出しています。

残念ながら、人間は屋外の自然光を制御できず、あるがままに受け入れてきました。屋外で見ると空は無害な光源であり、太陽はたいてい見ずにはいられない位置にあります。太陽は非常にまぶしいため、人は無意識のうちに直視することを避けてしまいます。こうした状況が、安全な照明の基本に対する人間の無関心、さらには無知にある程度起因しています。制御できる人工光がある場合、人はそれを無視するか、それほど目立たないまぶしさのために、気づかないうちに人工光と視力を誤用します。不適切な照明による目の酷使は、多くの眼精疲労や恒久的な目の障害を引き起こします。例えば、近視は多くの場合、不十分な照明が原因で、目を作品や読書ページに近づける必要があるのです。不適切あるいは不十分な照明は、特に成長や機能が未熟な目に影響を与えます。照明の改善に伴い、学校における近視の割合が減少していることが示されています。さらに、照明と視力に特別な配慮が払われていない学校では、学年が上がるにつれて近視の割合が増加していることも示されています。この国には2000万人の学童がおり、彼らの将来の視力は、照明と視力を管理する人々の手に委ねられています。この国には、1億人以上の人々が、光や熱などによって、日々不適切な照明条件にさらされています。彼らの自身の無関心、あるいは他人の不注意によって。

シンプソン氏は、1910年に発生した91,000件の純粋に産業的な事故のうち、23.8%が直接的または間接的に適切な照明の不足に起因していたと述べています。これらの事故はさらにほぼ同数の2つのグループに分けられ、1つは不適切な照明に起因する事故、もう1つは不適切な照明が一因となった事故です。これらの事故の季節変動は、不適切な照明に直接的または間接的に起因する事故と、その他の原因による事故の両方について、以下の表に示されています。

照明条件およびその他の原因による産業災害の季節分布

 割合

照明条件 その他の原因
7月 4.8 5.9
8月 5.2 6.2
9月 6.1 6.9
10月 8.6 8.5
11月 10.9 10.5
12月 15.6 12.2
1月 16.1 11.9
2月 10.0 10.5
行進 7.6 8.8
4月 6.1 6.9
5月 5.2 5.8
6月 3.8 5.9
一方の列の数字はもう一方の列の数字と直接的な関係はありません。つまり、それぞれの列は単独で検討する必要があります。以上のことから、照明不足による事故の約半数が11月、12月、13月に発生したことがわかります。1月、2月。人工照明に特別な注意を払わない限り、これらの月は照明が不十分です。他の原因による事故についても、同様の季節分布が見られますが、それほど顕著ではありません。照明条件による事故の場合、冬季の月間事故発生率が最も高い月は、夏季の月間事故発生率の最低値の約4倍です。他の原因による事故の場合、この比率は約2倍に減少します。データを別の角度から見ると、照明条件による事故の発生確率は、4つの「冬」月では残りの8ヶ月の約2倍であると考えられます。これは間違いなく、士気の面で説明できるでしょう。冬は夏よりも陰鬱で、労働者の全体的な見通しも夏とは異なります。冬には、労働者は暗闇の中、あるいはせいぜい寒い夕暮れの中、作業場を行き来します。労働者はより憂鬱になるだけでなく、厚着をするため不器用になります。これらの要因による衰弱効果に、寒さ、そしておそらくは風邪による不器用さが加われば、事故のこのような季節的な分布を説明することは難しくありません。1917年の事故に関する調査によると、日照時間が短くなるため人工照明が一般的に使用される午後5時から6時の間に、事故の13%が発生しました。午後12時から午後1 時の間に発生した事故はわずか7.3%でした。

飛行機用信号灯
飛行機用信号灯

塹壕灯信号装備
塹壕灯信号装備

航空フィールドライト信号プロジェクター
航空フィールドライト信号プロジェクター

飛行機用信号探照灯
飛行機用信号探照灯

この問題には、光源の安全性に特に関係する別の側面がある。照明方法。過去1世紀、照明における様々な革新が起こるたびに、安全性の問題が直ちに浮上しました。裸火の火災危険性は初期には注目を集め、ガス灯が登場した際には毒物および爆発物として非難されました。鉱油ランプは蒸発によって発生する蒸気による爆発の危険性をもたらしました。電気照明が登場すると、徹底的な調査が行われました。こうした努力の結果、ランプと照明方法を安全​​なものにするための努力が続けられてきました。保険会社はこれらのシステムの相対的な安全性を十分立証しており、適切な予防措置が講じられれば、今日では現在の一般照明方法に伴う火災の危険性はほとんどありません。

暗黒時代にふさわしい、安全でない非生産的な照明
暗黒時代にふさわしい、安全でない非生産的な照明

同じ工場が近代的な照明によって安全で明るく、生産性も向上
同じ工場が近代的な照明によって安全で明るく、生産性も向上

電灯が初めて導入された当時、人々は電気を危険なものとみなし、当然のことながら、その危険性に関する多くの疑問が生じました。電気の供給は非常に高度に整備されたため、初期に大きく取り上げられた危険性についてはほとんど耳にすることはありません。1884年から1889年の間に収集されたデータによると、ある地域で約13,000件の火災が発生しました。このうち42件は電線に起因し、その22倍は灯油ランプの破損や爆発、そして10倍はマッチの取り扱いの不注意によるものでした。これらの数字は、電気照明と灯油照明の相対的な量を示すデータがないため、額面通りに受け取ることはできませんが、初期の時代を象徴するものとして興味深いものです。

照明に関して特別な注意を払う必要がある産業があります。一部の化学産業では、白熱灯以外のランプは使用されません。炭鉱には1セントランプが取り付けられており、これは気密ガラス球で覆われています。公営ガス会社でさえ、従業員や顧客に対して次のように警告しています。「ガス漏れを裸火で探すな！ 電灯を使うんだ。」 炭鉱は、必要な予防措置の興味深い例です。なぜなら、炭鉱でも一般産業と同じような問題が見られる上に、爆発性ガスの存在、あるいはその可能性に伴う困難が加わるからです。炭鉱の周囲は光のわずかな部分を反射するため、壁を白く塗らない限り、多くの光が無駄になります。これは炭鉱の安全性を高めるための実用的な方法です。しかし、最も危険な特徴は光源そのものです。鉱山局によると、1916年から1917年にかけてのガス爆発と炭塵爆発による死亡者の約60％は、欠陥のある安全ランプの使用と裸火に直接起因していました。

石炭採掘の黎明期には、ろうそくの炎が時折炭鉱内で爆発を引き起こすことが分かっていました。また、火打石と火打ち金の火花ではガスや炭塵に容易に引火しないことも判明し、この原始的な装置が光源として使われました。もちろん、過去数世紀にわたる炭鉱での死傷者に関する統計は存在しませんが、科学技術が発達した現代において事故は珍しくなく、精巧な組織がそのような死傷者を撲滅しようと尽力していることを考えると、1世紀か2世紀前までは炭鉱の危険性は大きかったに違いないと考えるに足る理由があります。この産業では裸火が広く使用されていましたが、常に ガスまたは爆発性粉塵の存在または出現の危険性。

初期の裸火ランプは危険を及ぼすだけでなく、その弱く変動する明るさが鉱夫の視力に深刻なダメージを与えました。この要因は不十分で不適切な照明に常に存在しますが、炭鉱においては、眼振として知られる眼の神経疾患において顕著な影響を及ぼします。この疾患の症状は、夜間の視力低下と通常のランプの眩しさです。最終的には、物体が踊っているように見え、視力は著しく低下します。

炭鉱で使われる石油ランプは、ろうそく1～4本分の光度に相当しますが、炭鉱内の大気条件により、炎は新鮮な空気中ほど明るく燃えません。裸火による爆発の可能性は、炎を金属金網で囲むことで排除されました。この装置の発明者はデイビーで、彼が約100年前に導入した安全ランプは炭鉱労働者にとって大きな恩恵となりました。様々な改良が行われましたが、デイビーのランプは安全装置の基本的な要素を備えていました。炎は金属金網の円筒で囲まれており、この金網がはるかに低温の境界を形成することで、ランプの炎によって鉱山ガスが局所的に加熱され、発火して爆発に至るのを防ぎます。この装置は、炎がガスに発火するのを防ぐだけでなく、炎の先端の大きさや外観の変化によって、存在するガスの量を示す指標としても機能します。しかし、金網は光出力は低下し、煤や埃が蓄積すると光は著しく減少します。これらのランプは最初はろうそくと同じくらいの明るさですが、金網に埃が蓄積すると、明るさは初期の5分の1にまで低下することがよくあります。

アセチレンランプは、いくつかの理由から、鉱夫が利用できる最良の裸火光源です。他の光源よりも光度が高く、燃焼ガスであるため、燃える芯の場合のように火花が飛び散る危険がありません。照度が高いため、鉱夫は落下してくる可能性のある岩石を検知でき、安全性が向上します。しかし、このランプは汚染された大気中では他の炎ランプよりも明るく燃えるため、危険をもたらす可能性があります。もう一つの欠点は、炭化カルシウムが誤ってこぼれて水と接触し、アセチレンガスが発生する可能性があることです。鉱山で十分な量のアセチレンガスが発生した場合、気づかないうちに危険が生じる可能性があります。点火すると爆発し、重度の火傷を引き起こす可能性があります。

電球は、小型の携帯型電池で分割・給電できる密閉型の光源であり、十分な光量を持つ安全な鉱山用ランプという課題を解決する可能性を早くから示唆していました。携帯型電気安全鉱山用ランプの開発には多くの工夫が凝らされ、現在では鉱山局によっていくつかのランプが認可されています。現在製造されているのは、キャップ式とハンド式の2種類です。これらは基本的に、開口部が閉じられた反射鏡の中にランプが収められています。透明なガラスのシートまたはレンズで覆われています。電池は「乾式」または「蓄電池式」のいずれかで、キャップ式の場合は背中に背負います。これらのランプの仕様では、連続12時間点灯中、平均0.4カンデラ以上の光度を維持することが求められています。この期間中、キャップ式ランプの場合は1.25ルーメン、ハンドランプの場合は3ルーメンを下回ってはいけません。これらのランプには反射板が付いているため、仕様では、20インチ離れた壁に、直径7フィート以上の円形の光を投影する必要があるとされています。多くの場所で使用されている配電システムには、費用、不便さ、そして潜在的な危険性があるため、炭鉱では携帯用ランプが経済的に必要不可欠なようです。

照明における主な欠陥は、危険な場所での照明不足、グレア、その他不適切な照明要因によるものですが、安全性の向上に寄与する小さな工夫も数多くあります。例えば、ローランプは劇場などの階段、エレベーターの出入口への注意喚起、プルマン車両の通路、階段の手すり下、その他多くの重要な場所の照明に役立ちます。事故の調査によると、簡単な対策でも効果的な予防策となることが示されています。

18世紀
生活費
現代の文明と一世紀前の文明を比較すると、生活水準の驚くべき違いが明らかになります。今日、人類は過去の世代には夢にも思わなかったような便利さと贅沢を享受しています。例えば、20年前、アイオワ州のある町は債券発行のために評価されましたが、引受人が要求した50万ドルの評価額を計上するために、その範囲を大幅に拡大する必要がありました。現在では、夏の夕方には1000台の「レジャー」カーが通りに駐車されており、その評価額はわずか20年前の町全体の評価額を上回り、今日ではそれに匹敵します。自動車はその有用性によって既に元が取れていると主張する経済学者もいますが、食料、衣類、燃料の生産から「レジャー」カーの生産に多大な労働力が転用されてきたという事実は依然として存在します。そして、これは他の多くの便利さと贅沢にも当てはまります。人類は近代文明のこうした進歩に値することは認められているが、対抗策を講じない限り生活費が上昇することを覚悟しなければならない。

生活費の上昇の経済学と必需品、便利品、贅沢品の関係の分析は、完全に理解するには複雑すぎる。ここで議論されているのは、生活費が過去1世紀にわたって着実に上昇してきたという点です。実際、最も専門的な経済学者でさえ、多くの点で意見が分かれるでしょう。しかしながら、生活費は過去1世紀にわたって着実に上昇してきたことは確かであり、その上昇の全てではないにしても、一部は現代の文明水準によるものであることはほぼ確実です。生産の増加は、風上に向かう錨のような存在です。ある程度は引きずられ、流されることもあるでしょうが、生活費の上昇の流れには常に逆らうものとなるでしょう。

19世紀初頭、最初の工場がガス灯を導入した当時、その目的は単に日中の明るさを増すことだけでした。当時、工場の連続運転は、必要不可欠なごくわずかな例外を除いて行われていませんでした。今日でも一部の産業は連続運転を行っていますが、ほとんどの産業はそうではありません。連続運転の場合、固定費や間接費の割合が高くなるため、消費者は製品に高い金額を支払うことになります。土地、建物、設備への投資は継続的に費用を負担するものであり、1日交代制の3倍、あるいは3倍の生産量を3交代制で生産する方が、より安価な製品を生産できることは明らかです。前者の場合、固定費は連続運転による生産全体に分配されますが、後者の場合、1日交代制の生産がすべての負担を担います。もちろん、このような考慮事項には多くの要因が関係しますが、重要な要因の一つは夜間の作業の適性です。心理的、社会学的な側面に触れるつもりはなく、単に人工光とその生産に関する事実を冷静に見るだけです。

機関車用電気ヘッドライト
機関車用電気ヘッドライト

まず第一に、工場では人工照明による適切な照明の方が、一般的に自然光よりも満足のいくものであることが証明されています。もちろん、両側に窓がある狭小な建物や、優れた設計の鋸歯状屋根を持つ平屋建ての建物であれば、自然光で十分に照らされるかもしれませんが、こうした建物は例外であり、工業地帯の混雑が進むにつれて少なくなるでしょう。人工照明は、十分な品質の光を適切に方向付け、拡散するように制御できます。十分な照度が得られ、人工照明が使えなくなる可能性は、自然光が毎日使えなくなる可能性と比べると非常に低いです。敷地面積の高騰に伴い、工場は複数階建てになり、採光スペースは減少しています。その結果、床面積に対する窓面積の比率は低下しています。こうした傾向は、十分な採光を妨げる要因となっています。煙の多い混雑した工業地帯では、有効な採光時間は徐々に減少しており、少なくとも採光を補うために人工照明は常に不可欠です。適切な人工照明（不適切な人工照明には言い訳の余地はありません）は、ほとんどの屋内の自然光条件よりも優れていることが証明されています。

消防艇の探照灯
消防艇の探照灯

こうした性質について簡潔に数字で説明するのは困難だが、一般的に適切な人工照明にかかる費用は、労働者の給与の約2％、賃貸料の約10％、そして製造された製品のコストのわずか1％にも満たないと言えるだろう。これらの数字は大きく変動するが、概ね以下の通りである。控えめな平均推定値。これらの結果から、人工照明は製品コストの増加要因としては小さいことがわかります。しかし、人工照明は製品コストを増加させるのでしょうか？適切な人工照明が実際に製品コストの削減につながる可能性があることを証明する例は数多くあります。

ホッグアイランド造船所で人工照明の下で船を建造
ホッグアイランド造船所で人工照明の下で船を建造

ある工場では、照明不足のために作業員一人当たり1時間相当の時間を失っていることが判明しました。そこで、適切に設計・維持管理された照明システムを導入したところ、それまでに削減されていた賃金削減分が人工照明の運用コストを十分に上回る結果となりました。製造業者にとって実質的なコスト削減はほぼゼロに近いだけでなく、新しい人工照明システムは製品の品​​質向上、腐敗の減少、事故の最小化、そして作業員の士気全般の向上にも貢献しました。場合によっては、作業員一人当たり1時間あたり1分の節約で照明コストを完全に相殺できることもあります。上記をはじめとする多くの事例は、照明コストの軽微さを如実に示しています。

生活費の削減における人工照明の有効性は、1日1交代制と2交代制の工場の生産量を比較することで容易に実証できます。昼夜交代制で十分な照明を備えた工場では、適切な照明にかかる費用は1平方フィートあたり年間7セントでした。この工場を昼間のみ稼働させ、同じ生産量を維持するには、規模を2倍にする必要があります。人工照明の経済的価値を示すには、次の2つの工場を比較するだけで十分です。照明費と増築部分およびその機器のレンタル料を合わせた額である。設備および機器の適正レンタル料は 1 平方フィート当たり年間 50 セントであるが、もちろんこの額は設備の種類や機器の特性によってかなり異なる。調査によれば、この額は通常 1 平方フィート当たり年間 30 ～ 70 セントの間で変動する。平均値の 50 セントを用いると、レンタル料は照明費の約 7 倍となる。さらに、夜勤を行うことで夜間作業中は 1 平方フィート当たり年間 43 セントの節約となる。もちろん、夜勤中の機械の減価償却を考慮する必要があるため、これは厳密には正しくない。これらの固定費は、2 交代制の工場の場合、同じ生産量を達成した工場が規模が 2 倍で昼勤のみの場合と比べて、平均すると半分強となる。ちなみに、2交代制の工場は労働者にとって必ずしも苦痛ではありません。なぜなら、8時間シフトが適切に調整されていれば、夜勤の労働者は真夜中までに就寝でき、通常の睡眠時間が妨げられることへの反対は事実上排除されるからです。

別の章で論じられた照明と安全に関する議論では、事故による驚くべき産業損失の一部は、不十分な照明や不適切な照明に起因することが示されています。事故件数の約4分の1は照明の欠陥に起因すると考えられます。消費者は、生産活動を行わない労働者集団を支える重荷を負っています。一部の専門家によると、平均約15万人が失業状態にあります。この国では不十分で不適切な照明のせいで、ほとんど役に立たない。

これは生活費の重要な要素ですが、人工照明がコスト削減に最も効果的であるのは、二交代制の操業によって製品にかかる固定費を削減し、照明の改善によって直接的に生産量を増加させることです。現在、平均的な人が持つ人工照明の照度基準は、過去から受け継がれてきたものです。人工照明が現在よりもはるかに高価だった当時は、当然のことながら、必要最低限​​の照明しか使用しない傾向がありました。人工照明の初期の頃であれば、そのような態度は厳しく批判されることはなかったでしょうが、今日では許されることではありません。視力の向上や事故からの安全性の向上は、それ自体が適切な照明を保証するのに十分な価値がありますが、それに加えて、生産性の向上という魅力もあります。

晴れた夏の日の正午、屋外では地表における日光の照度は約10,000フートカンデラです。言い換えれば、これは地表から1フィートの距離にある10,000個のカンデラ相当の光源によって地表に照射される照度に相当します。これは非常に高い照度として認識されるでしょう。曇りの日には地表における照度は3,000フートカンデラにも達し、「暗い」日には地表における照度は1,000フートカンデラになることもあります。人類がわずか10,000フートカンデラの人工光の下で活動していることを考えると、数フートカンデラの光でも、視覚器官の驚異は明らかです。しかし、人類の目は自然光の下で進化してきたことを忘れてはなりません。人類は、最大限の努力が求められる時に、強い光にも慣れてきました。人間の適応力は驚くほど優れていますが、数世代で、低照度の人工照明という変化した環境に目が適応できるとは到底期待できません。目が反応する光量の範囲については、何ら異論はありません。なぜなら、その感覚範囲においては、目はどんな人工装置よりも優れているからです。

極めて低い明るさの場合、別の生理学的プロセスが作用します。視覚の生理学的法則のみに基づくと、人類はこれまでコストの面から必要とされてきたほど低い人工照明の下で作業すべきではないという結論に至るのは妥当でしょう。この視覚原理を基盤として、産業やその他の分野でより高い照度を用いた実験が行われ、その結果、生産性が向上しました。適切な生産実績のある工場で行われたテストでは、照度を4フートカンデラから12フートカンデラに上げると、様々な作業において生産性が向上することが分かりました。生産性の向上率は最低で8%、最高で27%、平均で15%でした。この場合の元の照明は、典型的な産業環境よりも良好であったため、平均的な不十分な工場の照明から、より明るい照明に変更することで、生産性のさらなる向上が期待できます。高い照明強度を実現する、適切に設計された照明システム。

別の試験では、裸電球をドロップコードに取り付けた劣悪な照明システムと、優れた設計の反射板を用いた優れたシステムでの生産量を比較しました。後者の場合の照度は前者の25倍で、生産量は様々な作業において、最小増加率で30%、最大増加率で100%まで増加しました。後者の場合、エネルギー消費量が7倍、照度が25倍に増加したことから、照度の増加は主に適切な反射板の使用と新しい照明システムの全体的なレイアウトによるものであることがわかります。

別の事例では、照明の強度を3フートカンデラから約12フートカンデラに増加させることで、生産性が10%増加しました。この照明強度の4倍の増加は、電気エネルギー消費量を元の3倍に増加させ、コストは人件費の1.2%に相当しました。別の試験では、生産性が10%増加しましたが、コストは人件費の1%未満に相当しました。この事例は、適切に設計された照明設備の効率性を示しています。電気エネルギー消費量を2倍にすることで、照明強度が6倍に増加したのです。

他にも様々なテストを挙げることができるが、それらは同じ結果を強調するだけだろう。しかし、関係する工場長は、適切かつ適切な人工照明が生産性向上の大きな要因であると確信していると言える。テストを実施したW・A・ダージン氏は、工場の照明強度を高め、照明設備を適切に設計することで、平均的には人件費の5%以下の増加コストで少なくとも15%の生産性向上が見込めると述べた。これは明らかに控えめな発言である。一般的に照明コストは消費者にとって製品コストのわずか1%に過ぎないことを考えると、生産性を15%向上させるための追加コストは微々たるものである。

産業管理者たちは、適切な人工照明の利点にようやく気づき始めたところだが、人工照明が今日よりもはるかに高価だった時代に導入された低い照明基準は、依然として根強く残っている。適切な高輝度照明は、一度試してみると、産業界で必ず成功を収める。作業員が作業全体をよりよく見ることができるだけでなく、高輝度照明下では、人々に活力を与える効果があるようだ。人類は休息と夢想のために、薄暗い部屋を選ぶ。まぶしくない、よく設計された照明装置によって明るく照らされた部屋は快適だが、静かに瞑想するには適さない。それは活動的な場所である。これが、適切な照明下で生産性が向上する要因の一つなのかもしれない。

文明は時代の境界を越えたばかりだ適切な人工照明はまだ十分に整っておらず、ごく一部の産業のみが、現代の可能性に応じて照明基準を向上させている。高輝度人工照明がすべての産業に導入され、テストが示すように生産量が15％増加した場合、増加した生産量は約200万人の労働者に匹敵する。この大幅な生産量の増加は、わずかなコスト増加で照明によってもたらされ、食料や衣類の追加消費もない。この生産量の増加に加えて、腐敗の減少もある。この点で、この国の産業において適切な照明によって可能な節約額は1億ドルと見積もられている。人類が便利さと贅沢を享受するためには、生産の効率を最大限に高める必要があり、上記では実証済みの方法について論じてきた。

人工光は生産性の向上に役立ち得る他の多くの方法があります。人間は、十分な休息があれば、8時間の睡眠で仕事に十分な体力を維持できることを発見しました。人工光が登場する以前、原始的な未開人の活動は暗闇によって停止していました。これは自然の意図だったのかもしれません。しかし、文明人は効率的で十分な人工光によってもたらされた変化した環境に適応しました。植物、動物、化学反応などに人工的な昼を課さない根本的な理由はないように思われます。実際、そうした方向に向けた実験が進められています。

雌鶏は、自然な行動を許されると、もちろん、鶏は日の出とともに起き上がり、日没とともにねぐらに戻ります。冬の間は、ねぐらから短時間離れます。人工照明を用いて日中の光を部分的に遮断することで人工昼を作り出すことで、鶏がより長く地面を掻き、餌を食べ続けることができ、結果として産卵数も増加する可能性があることが示されています。この目的で人工照明を使用することは有益であるという一般的な結論が得られているようです。

ある大規模大学の農学部が最近行った実験によると、養鶏において、適切な種類の鶏に適切な給餌方法と人工照明を当てることで、年間を通しての産卵分布を劇的に変化させることができることが示されています。産卵量は秋冬に増加し、春夏に減少する可能性があります。照明量に関するデータは公表されていませんが、年間を通して日没から午後9時頃まで人工照明を用いた場合に最も良好な結果が得られたと言われています。

1913年、イギリスのある養鶏場では、鶏舎に電灯を設置した結果、産卵数が30～40パーセント増加したという報告がありました。この農場には、約6000羽の鶏を飼育する200ヤード近くの鶏舎があり、報告の前年の暗い朝と夜遅くに鶏舎の照明が点灯されていました。鶏舎では、8～32カンデラの小型ランプ約300個が使用されていました。日没を模倣するために、32カンデラのランプを午後6時に 、16カンデラのランプを午後7時に消灯する必要があることがわかりました。午後9時半に電灯を消しました。すると、8個のキャンドルランプだけが点灯し、そのかすかな光の中、鶏たちはねぐらを探しました。午後10時、残りの照明はすべて消されました。すべての照明を突然消すと、鶏たちは地面で眠り、寄生虫の餌食になることが判明しました。産卵量の増加は、鶏の起きている時間を長くするだけで得られます。同じ農場では、冬季に孵化したひよこの成長が、電灯の使用によってより長く餌を食べられるようになったことで、3分の1増加しました。

多くの漁師は、人工照明が魚を引き寄せるようだ、と証言するでしょう。商業規模で人工照明をこの目的で使用することの有効性に関する様々な報告が出回っています。信憑性が高いと思われる報告の一つはイタリアからのもので、戦時中、電灯を「餌」として魚の供給量を増やすのに効果的だったと言われています。ランプはかなり深いところまで沈められ、魚が大量に集まったため、人工照明の使用は利益を生みました。夜釣りによって魚の供給量が増加しただけでなく、戦時中に多くの漁師が国家奉仕のために解放されたという主張もありました。魚に関する興味深い出来事として、生産においてそれほど重要ではないかもしれませんが、夏に養魚場の貯水池の上に電灯が使われたことがあります。低く吊るされたこれらの電灯は無数の虫を引き寄せ、その多くが水中に落ちて魚に天然の安価な餌を提供します。

フォースでは多くの実験が行われてきた人工光を用いた植物の育成に関する研究。これらのいくつかは40年前に行われ、当時は人工光は現在よりも高価でした。もちろん、光が植物の生命にとって不可欠であることは周知の事実であり、一般的に植物にとって最も望ましい光質は日光であると考えるのが妥当でしょう。温室では栽培面積が限られているため、植物の促成栽培が望ましいとされています。ガラスによって吸収されたり透過されなかったりする紫外線の一部は、成長中の植物に有害であることが分かっています。このため、促成栽培用に設計されたアークランプにはガラス球が取り付けられるべきです。F. W. レーンは1894年に、温室で炭素フィラメント電球を用いた実験を行い、毎晩数時間人工光を照射することで満足のいく結果が得られたと報告しました。L. H. ベイリー教授もアークランプを用いた実験を行い、透明なガラスを通して光を透過させると有益な結果が得られると結論付けました。実験の詳細を考慮に入れなくても、レーンの結論のいくつかは興味深い。特に、当時使用されていたカーボンフィラメントランプが、現在のフィラメントランプに比べて非常に効率が低かったことを思い出すと、その重要性は増す。彼の結論の一部は以下の通りである。

白熱電球は温室植物に顕著な影響を及ぼします。

この光は、レタスなど葉物野菜として栽培される植物にとって有益なようです。レタスはより早く成長し、より重く、よりまっすぐに立っていました。

光の下では、花の咲く植物はより早く開花し、より長く咲き続けました。光はホウレンソウやエンダイブなどの一部の植物に急速に種子を生じさせる影響を与え、これらの植物を強制的に販売することには好ましくない。

他の条件が同じであれば、キャンドルパワーが強くなるほど、結果はより顕著になります。

ほとんどの植物は光の下ではより高く成長する傾向がありました。

実用的かつ経済的な観点から、白熱灯をレタスやおそらく顕花植物以外の植物の温室内で使用できるかどうかは疑問であり、現在の価格（1894 年）では、これらの植物に使用するのに費用がかからないかどうかも疑問である。

温室での使用には、白熱電球の方がアーク灯よりも優れていると思われる点が数多くあります。

植物の成長に対する電灯の経済性や実用性はまだ十分には確立されていませんが、それでも私はそこに将来があると確信しています。

現時点での白熱電球の照明コストが当時のコストのほんの一部に過ぎないことを考慮すると、これは心強い結論です。

1913年にイギ​​リスで行われた実験では、温室の一角に水銀灯を、もう一方は対照実験用に確保しておいた。温室の2つの部分に同じ種類の種子を植え、片方の部分に水銀灯を夕方の数時間点灯させた以外は、すべての条件を同じに保った。実験を指揮したダッジョンさんは、得られた結果に大いに満足した。人工光を用いた温室では、一般的な野菜の種子や穀物が8日から13日で発芽した。日照時間を長くする実験と、発芽に12日から57日かかった実験の2つに分けられます。いずれの場合も、発芽に少なくとも数日、場合によっては数週間の期間が短縮されました。花も葉も増え、イチゴの収穫量は25%増加しました。人工光による促成栽培で育てられた苗は、屋外に植える前にほとんど慣らし栽培する必要がありませんでした。ブリストル大学のプリーストリー教授はこの研究について次のように述べています。

光は非常に効果的だったようで、発芽の促進、生育の促進、色の濃さの増大、そしてさらに重要なことに、促成栽培で通常見られるような、植物のひょろひょろとした不自然な伸長が見られなかった。むしろ、放射線に曝露された植物は、対照植物よりも丈夫に成長したようだ。実験植物と対照植物の構造を顕微鏡で観察した結果、照射を受けた植物の色の濃さと丈夫さの両方に関して、ダッジョンさんの発言が完全に裏付けられた。

残念ながら、紫外線、可視光線、赤外線など、様々な光線が植物の成長に及ぼす影響に関する実験結果には、多くの混乱が見られます。この点が十分に解明されていれば、調査はより有利に進められ、効率的な光源を確実に選択できるでしょう。夏季の日の出から日没までの日照光の平均強度は数千フートカンデラにも達するという、非常に残念な事実があります。人工照明でこれほどの強度を得るには、莫大な費用がかかります。しかし、緑地における日照光は、冬の屋内の照度は、夏の屋外の照度よりもはるかに低いです。実際、冬の平均照度は数百フットカンデラ程度でしょう。この事実は励みとなり、少量の光は多量の光よりもはるかに効果的であるという希望が生まれます。言い換えれば、少量の光は、全く光がないよりもはるかに効果的である可能性があります。人工照明を用いた実験では、非常に一般的に成長が促進されることが示されています。

最近、ヘイデンとシュタインメッツは、5フィート×9フィートの区画に500ワットのガス入りタングステンランプ5個を、地上3フィートの高さに、ランプ間隔17インチ（約48cm）で吊り下げて実験を行いました。ランプには反射板が取り付けられており、その結果、700フットカンデラ（約700フィートキャンドル）の照度が得られました。これは人工照明としては非常に高い照度であり、温室の日光に匹敵します。植えられたのはインゲンの種子だけで、2つの苗床が成熟まで育てられました。1つは日光のみで、もう1つは日光と人工照明の両方で照らされ、人工照明は1日24時間稼働していました。追加の人工照明の下で育てられた植物は、他の苗床よりも急速に成長し、記録された様々な記録によると、いずれの場合も時間短縮による成長率は約50%でした。収益性の観点からは、人工照明は正当化されませんでした。しかし、この結論を真剣に検討する前に、いくつか考慮すべき点があります。第一に、日中に人工照明を使用するのは賢明ではないと思われます。第二に、夜間の数時間の人工照明で、かなりの強制効果が得られる可能性がある。第三に、人工照明の強度をはるかに低くした方が、第四に、植物の成長を促進するには、他の効率的な光源の方が効果的である可能性が十分にあります。人工光が生活費の削減に効果的かどうかを判断する前に、これらをはじめとする多くの要因を慎重に検討する必要があります。確かに、人工光は植物の成長を促進することが示されており、少なくとも将来の世代は、これから登場する効率的な光源をこのように利用することが有益であると判断する可能性が高いでしょう。

映画スタジオで
映画スタジオで

ポートレートスタジオにて
ポートレートスタジオにて

写真撮影における人工光

人工照明が生活費と密接に関連している例は、他にも数多く挙げられます。カナダ北西部からの果物の海外輸送は、果物の収穫に決定的な革新をもたらしました。輸送中の腐敗の原因を探る中で、収穫時の気温が決定的な要因であるという結論に至りました。その結果、日中は収穫に適さないと考えられ、電力会社が果樹園に電気照明を供給し、涼しい夜間に収穫を行えるようにしました。この変化によって状況は改善されたと言われています。脱穀などの農作業が夜間に行われるケースが増えています。これらは、人工照明が新たな分野、あるいは文明と新たな関係において利用されるようになったほんの始まりに過ぎません。その経済的価値は照明という通常の分野で実証されており、これらの新たな用途は、新たな領土獲得に先立つ最初の小競り合いに過ぎません。現代の照明器具は開発されてきました。ごく最近になって、新たな可能性はまだ確立されていない。しかし、人工照明は生活費の高騰に対抗する上で、既に人々の味方となっており、この方向への将来はより有望である。

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人工光と化学
初期の世紀、太陽光線が皮膚を日焼けさせることに初めて気づいた人物がいました。この無名の人物は、現在では光化学として知られる広範な科学分野における最初の発見を成し遂げました。染料の退色、繊維の漂白、銀塩の黒ずみ、化合物の合成と分解などは、光によって引き起こされる化学反応の一般的な例です。光の化学的作用の例は他にも数千あり、そのいくつかは人類によって利用されてきました。また、より効率的な、より多くの活性光線を放出する光源の開発を待つものもあり、現在では実用化が見られない興味深い科学的事実も数多く残っています。可視光線と紫外線は光化学反応のほぼすべての原因となる放射線ですが、その中で最も活性が高いのは青、紫、紫外線です。これらの光線は、紫外線、可視光線、赤外線などの他の光線と区別するために、しばしば化学光線または化学線と呼ばれます。光は物質ではないため、化学反応においてユニークな媒介物です。汚染物質を生成したり残留物を残したりすることはありません。光化学に関する情報は長年にわたり蓄積されてきましたが、強力な光源が不足しているため、 いわゆる化学線を大量に放出することは、光化学の科学の実用的な発展を阻害してきました。今日でも、このように光を広範囲に応用することで、人類はその化学的力を活用し始めたばかりです。

スイミングプール
スイミングプール

市水道
市水道

石英水銀アークからの放射エネルギーで水を殺菌

光の化学作用は古代から知られていたようですが、科学的かつ体系的と言える最も初期の光化学研究は、1777年にK. W. シェーレが銀塩について行った研究でした。シェーレ自身の記述からの抜粋は以下の通りです。

私は塩化アンモニウムで銀の溶液を沈殿させ、それを加糖（洗浄）し、乾燥させて2週間太陽光にさらしました。その後、粉末を撹拌し、これを数回繰り返しました。そして、この一見黒色の粉末に塩化アンモニウムの苛性アルコール（強アンモニア）を注ぎ、熟成させました。この溶媒（溶剤）は、ある程度の角銀（ルナ・コルヌア）を溶解しましたが、一部の黒色粉末は溶解しませんでした。洗浄された粉末は、大部分が純粋な硝酸（硝石）によって溶解され、この操作によって揮発性を獲得しました。この溶液を再び塩化アンモニウムで沈殿させ、角銀を得ました。したがって、太陽の光によってルナ・コルヌアが得る黒色、そして同様にチョークに注がれた銀溶液は、還元によって銀になります。よく洗った角銀に、この粉末がちょうど浸るくらいの量の蒸留水を混ぜた。この混合物の半分を白い水晶の小瓶に注ぎ、太陽光に当てながら毎日数回振った。残りの半分は暗い場所に置いた。2週間かけて片方の混合物を日光に当てた後、水を濾過した。すでに黒く変色している​​角銀の上に立って、この水の一部を銀溶液に滴下すると、すぐに角銀が沈殿しました。

この抜粋は、シェーレが光の還元作用を研究していたことを示しています。彼は塩化銀が光によって分解され、塩素が遊離することを発見しました。しかし、後に、空気を抜いた管に密封された乾燥した塩化銀は光によって変色せず、塩素を吸収する物質が存在する必要があることが判明しました。シェーレの研究は光化学的効果への大きな関心を呼び起こし、多くの研究が続きました。これらの多くにおいて、青、紫、紫外線の優位性が実証されました。1802年、ウェッジウッドは最初の写真を撮影しました。彼はガラスに絵画を模写し、感光性化合物に影を落とすことで人物像を撮影しました。しかし、彼は像を定着させることはできませんでした。ニエプスが光の影響を受けない写真を作成する方法を開発するまで、特に銀化合物を用いた光化学的効果に関する研究と実験が数多く行われました。後にダゲールはニエプスと提携し、有名なダゲレオタイプが誕生しました。明らかに後者は、この最初の商業写真技術の発展に主に尽力した人物であり、その成果は今も家宝アルバムの中に見ることができる。この商業写真の黎明期から1世紀が経ち、毎年進歩が遂げられ、現在では写真は文明社会の人々の活動に深く根付いている。

黎明期には、写真を撮るためには太陽の下で何分もじっと座っていなければなりませんでした。この世紀の発展は、現代の「スナップショット」によく表れています。現在、屋外での写真露出は通常1000分の1秒ですが、屋内では現代の人工光の下で、個々の露出が1秒のほんのわずかな数分の1秒である「動画」フィルムが毎日何マイルも撮影されています。人工光は光化学のこの分野で大きな役割を果たしており、様々な写真撮影ニーズに対応する人工光の発展は、光源の化学作用または化学的な強さが太陽とほぼ同等でなければならないことを読者に思い出させることで最もよく強調されます。晴れた日、太陽が天頂近くにある場合の太陽光による照度は、直射日光に垂直な面上で通常10,000フットカンデラです。これは、90,000カンデラの光源を3フィートの距離で照射した場合の照度に相当します。太陽は約2000億馬力のエネルギーを地球に継続的に供給しており、これは地球上で人工的に生成される電力の約100万倍に相当します。この想像を絶する量のエネルギーのうち、ごく一部は植物に吸収され、一部は反射されて宇宙空間に放射され、残りは地球を温めます。このエネルギーの一部を貯蔵し、望む形で自由に利用することは、科学の夢の一つです。しかしながら、現在、多くの写真撮影やその他の化学プロセスでは、人工光源が頼りにされています。

2 つの光源は同じ光度であっても、化学値が大きく異なる場合があります。様々な光化学反応は、特定の波長の光線によって同じ程度に影響を受けるわけではないため、異なる光源の化学量論値に関して一般的な方法で評価することは不可能です。ほぼすべての人の目は可視光線をほぼ同じように見ますが、多数の化学反応は、様々な光線に対する感度において大きなばらつきを示します。例えば、ある写真乳剤は紫外線、紫、青色の光線にのみ感度を持ちますが、別の乳剤はこれらすべての光線に加えて、緑、黄、赤にも感度を持ちます。したがって、ある光化学反応ではある光源が他の光源よりも優れている一方で、別の反応ではその逆の場合があります。一般的に、水銀アークを含むアークランプは光化学プロセスに最も活性な光源であると言えますが、写真作業では多数の白熱フィラメントランプが使用されています。

写真製版師は、その技術が実用化されて以来、太陽光とは無縁の仕事をしてきました。実際、印刷業者は雑誌や新聞の挿絵に使われる版画を太陽光に頼って作ることはできませんでした。新聞の写真家は「フラッシュライト」で露光し、ネガを現像し、人工光の下でプリントを作ります。そしてそれを写真製版師に渡し、写真製版師は強力なアークランプを使って作業を行い、最初の露光から1、2時間後には、その挿絵が掲載された新聞が街頭で販売されるのです。

映画スタジオは屋内では日光の影響を受けず、人工光のみの使用。この分野では、水銀灯、アークランプ、タングステン写真ランプが用いられます。同様に、肖像画スタジオでは、写真家が天窓のある上層階を離れ、人工光を利用する傾向があります。この分野では、タングステン写真ランプがその簡便性やその他の利点から人気が高まっています。人工光は一般的に、多くの種類の写真作品において自然光よりも優れています。なぜなら、人工光は制御が容易であるため、より多様で芸術的な効果が得られるからです。通常の写真印刷ではタングステンランプが広く用いられますが、青焼きでは白炎アークランプと水銀灯が一般的に用いられます。それほど昔のことではありませんが、青焼き職人は太陽が昇るのを待ってプリントを撮っていましたが、今日では大型の機械が強力な人工光源の下で連続的に稼働しています。青焼きが現代においてほぼ普遍的にあらゆるものの基礎となっていることを認識している人はどれくらいいるでしょうか。製品が設計図から作られるだけでなく、製品を製造する機械も設計図に基づいて作られます。機械を収容する建物さえも、まず設計図に基づいて建設されます。これらは現代文明の活動において、終わりのない連鎖を形成しています。

人工光は写真の実用的発展に大きな役割を果たし、他の多くの分野でもその助けとなっている。写真撮影プロセスにおいては、光への曝露によって引き起こされる反応は数多くあるが、これらは光化学反応の比較的一部に過ぎない。一般的に、光はほぼあらゆる種類の反応を引き起こすことができると言えるでしょう。光に敏感な化合物は非常に多く存在します。銀、金、白金、水銀、鉄、銅、マンガン、鉛、ニッケル、スズなどの化合物の多くは光に敏感であり、広く研究されてきました。光と酸素は多くの酸化反応を引き起こし、一方で、銀塩などの多くの化合物は光によって還元され、金属が遊離するほどにまで反応します。酸素は特定の光線の影響下で部分的にオゾンに変換され、光によって重合が起こる例も数多くあります。

元素の様々な同素体変化は光の影響によるものです。例えば、二硫化炭素に溶ける硫黄は不溶性の硫黄に変化し、黄リンが赤リンに変化する速度は光によって大幅に加速されます。水素と塩素は光の作用下で爆発的な速さで化合して塩酸を形成します。光の合成作用の例は他にも数多くあります。一酸化炭素と塩素は化合してホスゲンを形成し、塩素、臭素、ヨウ素と有機化合物の化合は、この混合物を光にさらすことによって大幅に促進されます。同様に、多くの分解は光によって起こります。例えば、過酸化水素は水と酸素に分解されます。これは、多くの化合物の容器として茶色の瓶が使用される理由を示唆しています。このようなガラスは、いわゆる化学線や化学放射線をほとんど透過しません。

光による反応は数多くある有機化学において人類にとって根本的に重要なものの一つは、植物の緑色色素であるクロロフィルに対する光の影響です。クロロフィルには恒久的な変化は起こりませんが、光の作用によって植物は酸素、二酸化炭素、水を吸収し、それらを利用して植物を構成する複雑な有機物質を構築することができます。放射エネルギー、つまり光は吸収され、化学エネルギーに変換されます。この放射エネルギーの利用は、植物のクロロフィルが存在する部分、つまり葉と茎においてのみ行われます。これらの部分は放射エネルギーを吸収し、呼吸孔を通して空気中の二酸化炭素を取り込み、放射エネルギーを化学エネルギーに変換し、このエネルギーを二酸化炭素の分解に利用します。酸素は消費され、炭素は植物の組織に吸収されます。このように、植物の生命エネルギーは放射エネルギーから得られ、この放射エネルギーによって、空気中の二酸化炭素や土壌中のリン酸塩や硝酸塩といった単純な化合物が複雑な構造へと構築されます。このように、植物は構成的かつ総合的な働きをしています。動物が複雑な化合物を機械的エネルギーと熱エネルギーに変換することは興味深いことです。動物は植物の合成作用に依存しており、光の作用によって植物が構築した複雑な構造を食物として摂取します。例えば、植物は二酸化炭素を吸入し、酸素を放出し、その炭素を複合化合物に蓄えます。一方、動物は酸素を使って植物由来の複合化合物を燃焼させ、二酸化炭素を吐き出します。これは美しい循環であり、最終的には地球上のすべての生命が、地球は光とそれに伴うその他の放射エネルギーに依存しています。ほとんどの光化学反応とは異なり、植物は青、紫、紫外線よりも黄色、赤色、赤外線のエネルギーをより多く利用しているようです。

一般的に、産業的に関心のあるほとんどの光化学反応には、青色光およびそれに密接に関連する光線の高強度が必要です。クロロホルム製造における天然ガスの塩素化を促進する上で、白色炎アークは他の人工光源よりも優れていることが分かっています。この光源からの放射の利点の一つは、短波長の紫外線は一部の化合物を分解するため、紫外線領域にまで及ばないことです。言い換えれば、効果的でありながら、反応の目的生成物を破壊するような光線を含まない放射を選択する必要があります。アークにシャントを設けることで、光の強度をかなりの範囲にわたって徐々に変化させることができます。光化学における炎アークのもう一つの利点は、炭素中に使用される化学塩を変化させることで、放射エネルギーの質やスペクトル特性を容易に変化させることができることです。例えば、赤色の炎アークにはフッ化ストロンチウムが使用され、その放射エネルギーは赤と黄色を豊富に含んでいます。黄色の炎アークの炭素にはフッ化カルシウムが使用され、過剰な赤と緑の光線を放射することで、視覚的な合成により黄色を呈します。雪のように白い炎アークの放射エネルギーは、可視光線と紫外線の両方において平均的な日光に極めて近い値です。その炭素には希土類元素が含まれています。炎アークの用途は以下のとおりです。 高い強度と効率を持ち、多様な色やスペクトル特性を実現できるため、用途は継続的に拡大しています。この国では、様々な光化学プロセスに年間100万個のホワイトフレームカーボンが使用されています。

入手可能な数百種類の染料や顔料のうち、多くは永久保存が不可能であり、近年まで着色料の永久保存性試験には太陽光が頼りにされていました。そのため、日光に似た強力な人工光源が利用可能になるまでは、このような試験を体系的に実施することは不可能でした。この分野では、白炎アークが極めて有効な手段であるようです。実験結果によると、このアークは染料を28アンペアのアークから10インチ以内に置いた場合、6月の最良の太陽光の4～5倍の化学的効果で退色を引き起こすことが示されています。このアークを数日間連続して照射することで、米国北部で1年間日光にさらした場合と同等の退色効果が得られると計算されています。日光下での色の堅牢性が通常重要であるため、退色試験に使用する人工光源は、スペクトル的に日光に類似している必要があります。白炎アークは強力な光源であるだけでなく、この要件も満たしているようです。

リトポンは硫化亜鉛と硫酸バリウムからなる白色顔料で、日光にさらされると黒ずむという特異な性質を示すことがあります。この性質は不純物によるもので、化学分析では予測できないようです。曇りの日や冬季など、強い日光が得られない時期は、製造業者はリトポンの安全性に疑問を抱いています。製品の品質に問題があり、テスト用の人工光源が必要な場合、白い炎のアークで十分ですが、レンズを使用して光源の像を材料に焦点を合わせると、他の光源で短時間で効果を得ることは難しくありません。実際、石英レンズを使用して石英水銀アークの像をリトポンに焦点を合わせると、1分でリトポンを暗くすることができます。このような特殊なケースでは、焦点を絞った像を使用する方が、光源からの通常の照明よりもはるかに優れていますが、もちろん、多数のサンプルを同時にテストする場合は実行できません。ちなみに、日光で灰色またはほぼ黒に変色したリトポンは、夜間には白色に戻ります。

ある若者が、ある晩、リトポンを顔料とした白い塗料で自分のボートを塗装したという面白い出来事がありました。翌日の午後、一日中ボートを日光にさらした後、帰宅すると、ボートが黒くなっているのを見て驚きました。非常に動揺した若者は塗料店に電話をかけましたが、店主はいつもの時間に店を閉めたため、厳しい叱責を免れました。若者は翌朝電話をかけ、店主に何が起こったかを話しました。事実を確認するよう求められると、窓辺に行き、ボートを見ると、なんと白くなっていました。夜の間にボートは白さを取り戻しましたが、日中は再び黒くなっていました。顔料や染料は一般にリトポンほど特異ではありませんが、一定で継続的かつ制御可能な人工光の下で体系的にテストすることで、多くの不確実性を排除できます。

いわゆる化学線源は実験室で数多く存在しますが、この種のエネルギーを高効率かつ強力に生成する装置が求められています。一般的に、現在最も有力な発生源は炎アークであり、次いで他の種類の炭素アーク、そして石英水銀アークが挙げられます。水銀アークの利点の一つは、その安定性です。さらに、単一波長の実験では、スペクトル線の1つを容易に分離できます。通常のガラス管水銀アークは、化学線を効率的に生成するため、写真撮影やその他の光化学プロセスで広く利用されてきました。2本の小さな鉄棒の間にアークを発生させるだけで、実験用の優れた発生源を簡単に作ることができます。電気火花は多くの実験に利用されてきましたが、そこから得られる放射エネルギーはわずかです。電極に使用する金属を変えることで、放射エネルギーをかなり変化させることができます。これは電気アークにも当てはまり、炭素内の異なる化合物を使用することで炎アークは大きく変化させることができます。

化学反応以外にも、応用例のある光の作用がいくつかあります。例えば、セレンは光の影響下で電気抵抗を変化させますが、この現象は多くの応用例があります。光の作用の別のグループは、光電気として知られる科学の一分野を形成しています。スパークギャップに紫外線を照射すると、ギャップの抵抗が減少します。絶縁された亜鉛板に紫外線または紫色光を照射すると、徐々に正に帯電します。これらの作用は、亜鉛板から放出される電子によって生じます。金属。紫外光と紫外線は、マンガンを含む無色のガラスをピンク色に変色させます。後者はマンガンがガラスに与える色であり、これらの光線の影響下では色が増強されます。また、特定の紫外線は空気をイオン化し、オゾンの生成を引き起こします。これは、例えば石英水銀アークの近くで、特徴的な臭いによって検知できます。

上記は、光化学反応や放射エネルギーのその他の効果のほんの一部に過ぎません。この分野の発展には、いわゆる化学線をより効率的かつ大量に生成することがある程度期待されますが、現在ではこれらの目的のために人工光が実用化されています。写真という広範な分野では、長年にわたり様々な人工光源が使用され、その用途は絶えず拡大しています。人工光は現在、化学プロセスに関連して産業界で広く利用されていますが、産業プロセスにおけるこれらの新たな開発は機密性が高いため、その情報はほとんど入手できません。しかし、この短い章は、人工光が活用されているもう一つの分野を示すために導入されました。科学者たちは、光化学には将来性があると認めています。人類は自然の力を利用して光を生み出し、その光は人類のさらなる利益のためにその影響を発揮するために活用されています。科学が体系的に機能するようになってまだ 1 世紀しか経っていませんが、その成果は非常にすばらしいので、次の世紀の成果を想像で予言することは不可能です。

XX
光と健康
人間は衣服を着ずに進化し、一日中光を浴びていました。しかし文明は、衣服で体を覆うという極端な方向に進み、体の大部分を暗闇の中に閉じ込めるようになりました。光と、それに伴う目に見えない放射エネルギーは、様々な形で非常に影響力を持つことが知られていますが、次のような疑問が生じます。身体をこのように保護することは、人体に何らかの顕著な影響を与えたのでしょうか？光療法に関する膨大な文献があるにもかかわらず、矛盾する結果と実験の詳細の標準化の欠如により、この疑問は未だに解明されていません。実際、ほとんどの研究はデータが不十分であるという批判にさらされています。何世紀にもわたって、光は生理学的プロセスや精神に様々な影響を与えると考えられてきました。しかし、初期の応用のほとんどは、科学的事実に基づいていませんでした。残念ながら、現在、光の生理学的および心理学的効果に関する主張の多くは矛盾しており、確立された科学的根拠に基づいていません。さらに、それらのいくつかは可能性と矛盾しており、偏見のない観察者であれば、現在の混沌から秩序が生まれる前に、多くの体系的な作業を行う必要があると結論づけざるを得ない。これは、多くのこれらの効果は現実のものではありません。放射エネルギーは特定の効果を引き起こすことが知られており、この主題を広く見ると、光はすでにこの分野で人類に役立っており、その将来は有望であると思われます。

放射線の影響に関する明確なデータが現在不足しているのは、ほとんどの研究者が関係する放射線の量と波長を正確に決定できていないためです。例えば、ある影響が付随する不可視光線によって引き起こされる可能性があるのに、可視光線に帰属させてしまうと誤りを犯しがちです。さらに、特定の放射線は単独では効果を発揮せず、有効な放射線を打ち消したり、補助したりする可能性もあります。言い換えれば、物理的な測定は一般的に治療効果や殺菌作用の測定よりも容易であるにもかかわらず、これまで無視されてきました。あらゆる種類と波長の放射エネルギーは治療において役割を果たしてきたため、それらを波長または周波数で示すことは重要です。これらのグループは波長の範囲が異なりますが、実際の間隔はここでは特に重要ではありません。振動周波数が最も高く波長が最も短い放射エネルギーから始めて、波長が短い順に以下のグループとサブグループを示します。

レントゲンまたはX線は、通常の光線が通らない多くの物質を容易に通過します。

紫外線は、経験的に 3 つのグループに分けられ、可視領域に対する位置に応じて「極端」、「中」、「近」と呼ばれます。

紫、青、緑、黄、オレンジ、赤など、さまざまな色の感覚を生み出す可視光線。

赤外線、または赤色光線に近い目に見えない光線。

赤外線と「電波」の間の、未知の、測定されていない、または埋められていない領域。

電波は、長波長の電磁放射エネルギーの一種です。このうちヘルツ波は最も波長が短く、これに「無線」波が続きます。さらに波長の長い電波は、雷放電などによって特定の電気回路で発生する低速振動によって発生します。

レントゲン線は1896年にレントゲンによって発見され、それ以来、非常に広範囲に研究・応用されてきました。レントゲン線はX線写真に大きく利用されていますが、治療にも利用されています。極端紫外線は太陽光中には存在せず、アークランプなどの紫外線を豊富に含む光源の近くでのみ存在します。極端紫外線は空気に吸収されるため、真空中で研究されます。酸素は極端紫外線を強く吸収するため、酸素をオゾンに変化させる原因となるのです。中紫外線は大気に吸収されるため、太陽光中には存在しません。また、通常のガラスにも吸収されますが、石英は自由に透過します。近紫外線は太陽光やほとんどの人工光源に存在し、通常のガラスは透過します。この領域の次には可視スペクトルがあり、紫から赤までの様々な色があり、波長が長くなるにつれて放射エネルギーによって誘起されます。赤外線は熱線と呼ばれることもありますが、放射エネルギーはすべて熱に変換されます。様々な物質は、一般的に可視光線とは全く異なる方法で赤外線を透過・吸収します。水はほとんどの赤外線に対して不透明です。放射線。次に、放射エネルギーが未だ発見されていない波長または周波数の領域があります。いわゆる電波は波長が非常に広範囲にわたって変化し、無線通信に用いられるものも含まれます。これらの放射線はすべて、電磁エネルギーからなるという共通の特性を持っていますが、波長または振動周波数、そしてその効果はそれぞれ異なります。実際には、多くの場合、それらは重なり合う可能性があり、実験において量と波長の物理的な詳細が明確に示されなければ、全体としては混沌としています。

芸術作品において
芸術作品において

服飾雑貨店で
服飾雑貨店で

人工日光下での色の判断

放射エネルギーが細菌を死滅させることは決定的に証明されている。初期の実験は太陽光を用いて行われ、微生物の破壊は一般的に、いわゆる化学線、すなわち青線、紫線、紫外線によるものとされてきた。一般的に、中紫外線が最も強力な破壊力を持つようである。例えば、太陽光が水を殺菌することは確かに確立されており、石英水銀ランプはこの目的で実用的な規模で日常的に使用されている。しかし、生体組織内の細菌に対する放射エネルギーの破壊効果については、依然として意見の相違があるようだ。中紫外線は動物組織を破壊し、例えば白内障を引き起こすことが実証されている。いくつかの実験から、水中や培養皿上の細菌は、太陽光の場合のように可視光線が紫外線に付随する場合よりも、可視光線がない場合の方がより効果的に破壊される可能性があると考えられる。これは、光線療法で青いガラスが使用される理由の一つであり、青、紫、近紫外線を他の可視光線から分離します。赤外線が不要な場合は、水電池を使用することで簡単に除去できます。

地下トンネル内
地下トンネル内

美術館で
美術館で

人工日光

光の殺菌作用を証明する証言は膨大にあります。体表の細菌は紫外線によって死滅します。チフス菌と結核菌は、太陽光と電弧からの直射光によって同様に死滅します。ジフテリア菌は拡散光下で培養されますが、直射日光下では死滅します。水中の下等な生物は、直射日光と同等の紫外線を放射するあらゆる光源からの放射線によって容易に死滅します。入手可能な膨大なデータから、放射エネルギーは強力な殺菌作用を持つものの、その作用は主に紫外線によるものであると結論付けるのは妥当と思われます。また、紫外線が十分に強く、かつ細菌に十分長時間照射されれば、いかなる細菌も紫外線に抵抗できないようです。これらの細菌の死滅は酸化現象であると考えられ、酸素の存在が不可欠であると考えられます。

放射エネルギーの殺菌作用に関する前述の考察は、水中、培養物中、そして体表面の細菌にのみ当てはまる。生体組織内の細菌を放射エネルギーが破壊する能力については、多くの不確実性が存在する。活性光線はそのような組織に顕著に浸透することはなく、多くの専門家は直接的な破壊は起こらないと確信している。実際、いわゆる化学光線は細菌よりも組織細胞に対してより破壊的であると述べられている。疾患治療における放射エネルギー利用の先駆者であるフィンセンは、かつては多くの素晴らしい治療法が考案され、紫外線によって細菌が直接破壊されると信じられていました。しかし、その後、紫外線の有益な作用は、炎症によって血清が流出し、より多くの抗体が細菌と接触して細菌を破壊し、その結果、細菌が活性化されるという結論に至った人が多くいます。温熱療法も同様の効果があるようです。

熱帯地方の原始人は、傷口を包帯を一切せずに直射日光に当てることで治療していたことが知られています。これらの傷口は通常感染していますが、太陽光線によって無菌状態になり、速やかに治癒します。多くの症例で、潰瘍や手術後の傷口は日光照射によって速やかに治癒しました。赤色光も効果的であったため、ほぼあらゆる波長の光線でも、十分な強度であれば血清の滲出を引き起こし、この治癒効果が得られると考える人もいます。また、化学光線には麻酔作用があり、多くの小手術で麻酔として用いられてきたとも言われています。

中国では何世紀にもわたり、赤色光が天然痘の治療に用いられてきたと言われており、中世を通じてこの慣習は珍しくありませんでした。英語で書かれた最古の医学書には、赤色光を用いてエドワード1世の息子が天然痘にかかった際に成功したという記述があります。また、この治療はエリザベス2世の治世下にも行われていたと記されています。別の記録では、暗い地下牢に閉じ込められた数人の兵士が、天然痘に感染しても発疹を残さずに回復したとされています。フィンセンもまた、天然痘治療において優れた成果を上げました。赤色光によるこの疾患の治療。しかしながら、この症例では、いわゆる化学放射線の排除が天然痘の病変の治癒に有利に働き、赤色光の使用は光線療法の逆効果となるようです。言い換えれば、赤色光は治癒を阻害しない光を供給する以外には何の役割も果たさないのです。

いわゆる化学線には特定のケースにおいて治療効果があるとされていますが、光線浴が有害であると主張される例もいくつかあります。肥満、痛風、リウマチ、代謝低下などの症状を除き、裸体での日光浴は以前ほど人気が​​なくなったと言われています。これは、短波長の紫外線が有害であると考えられるようになったためです。これらの光線は脈拍、呼吸数、体温、血圧を上昇させ、出血を引き起こすことさえあると言われており、過剰に浴びると頭痛、動悸、不眠症、貧血を引き起こすこともあります。これらの同じ権威者たちは、結核患者の裸体での日光浴を非難し、短波長のエネルギーによる損傷にもかかわらず、効果のある治癒は完了していると主張しています。これらの光線が局所的な病変に有効であることは疑いの余地がないが、治癒は光線による刺激と、それに伴う血清流量の増加による殺菌作用によるものであり、組織細胞への直接的な効果によるものではないと考えられている。また、短波長の紫外線を吸収するガラスを備えた強力な石英水銀アークによって結核を治癒できると主張する者もいる。少数の権威者によるこれらの結論は、その価値を認めるものであり、光線療法のこの側面も未だ確立されていないことを示すために提示されている。

科学的な役割で光療法に関わったことがある人なら誰でも、このような光の使用法には多くの無知が露呈していることに気づくはずです。実際、光療法はしばしばインチキの匂いがすると断言できます。非常に神秘的な効果が放射エネルギーに起因するとされることがあり、それは時に迷信にまで及びます。しかしながら、この種のエネルギーには価値があり、依然として存在する混乱にもかかわらず、使用されてきた器具のいくつかに注目することは興味深いことです。一部の施術者は電気浴に大きな信頼を置いており、精巧な光浴が考案されました。この種の治療法が始まった当初は、電気アークが目立っていました。強力な紫外線が必要な場合は、炭素、炭素と鉄、鉄の電極が使用されました。後年の石英水銀アークは、この必要性を見事に満たしています。電気アーク浴に関する長年の経験を持つクリーブス博士は、次のように述べています。

電気アーク浴を行うと、皮膚に作用が現れ、患者は心地よい、わずかにチクチクする感覚を覚えます。短時間の曝露でも、一部の患者の皮膚に軽い紅斑が生じますが、長時間の曝露でもほとんど紅斑が現れない患者もいます。顔は正常なバラ色になり、入浴から出ると必ず爽快感と安らぎが見られます。電気アーク浴を行うと、循環器系の変化が起こり、心拍数が均一に調整されます。これは、心拍数の増加と脈拍数の低下、体温の上昇、皮膚の活動の増加、呼吸の充実と緩徐化、呼吸能力の漸進的な増加、そして過敏性の減少などによって証明されます。結核、気管支炎、または喘息の患者では粘膜に作用します。また、鼻腔のカタル性疾患を患っている患者では分泌物の減少が見られます。呼吸器系の疾患では、粘膜への鎮静効果が常に認められ、咳や痰の分泌が減少します。

クリーブス医師が使用したキャビネットは、患者が横になる簡易ベッドを置けるほどの大きさでした。キャビネットの両端にはそれぞれアーク灯が吊り下げられており、直接光とキャビネットの白い内面からの反射光によって、十分な光が確保されていました。鏡を用いることで、アーク灯からの光を患者の任意の部位に集中させることができました。

1895年に光の刺激作用に関する観察結果を発表したフィンセンは、いわゆる化学光線を病気の治療に利用した先駆者とみなされています。彼は直径約37フィートの円形の部屋を所有し、床から約6フィートの高さに2つの強力な100アンペアのアークランプが天井から吊り下げられていました。中央から放射状に低い仕切りが伸びており、複数の患者を同時に治療することができました。部屋の温度は常温であったため、治療は基本的に熱ではなく放射エネルギーによって行われました。皮膚への化学作用は太陽光とほぼ同等の強さだったと言われています。照射時間は10分から1時間まで様々でした。

白熱フィラメントランプを内蔵した光浴も使用される。場合によっては、青色の電球を持つランプが反射板として内蔵され、光は必要に応じて局所的に照射されます。ライトキャビネットも使用されますが、熱による影響がかなりあります。これらのキャビネットで使用される小型の白熱電球から放出される紫外線は非常に弱く、光の殺菌作用も弱いはずです。ガラス球は、オゾン生成の原因となる極端紫外線や、動物の組織を破壊するのに効果的な中紫外線を透過しません。キャビネットには、25ワットから60ワットの通常サイズの白熱電球が20個から100個収納されています。炭素電球が使用されていた時代には、16カンデラの白熱電球が使用されていました。確かに、加熱効果は他の加熱方法に比べて優れた点がいくつかあります。光線は組織を透過し、吸収されて熱に変換されます。他の加熱方法としては、熱風やその他の高温の器具による熱伝導があります。もちろん、光線が直接的に有益であるという主張もあります。

光はレンズや鏡によって人体に集中させられます。この目的のために、太陽光、アーク、石英水銀アーク、白熱電球などが利用されてきました。さらに、真空管放電や火花も放射エネルギー源や「電気」治療に利用されてきました。近年では、レントゲン線やラジウムも病気の治療に利用されています。

石英水銀アークは過去10年間、皮膚疾患の治療に広く使用されており、表面疾患の治療における放射エネルギーの有効性については、他の治療法よりも不確実性が少ないようです。ヘロデ王は、エジプトの古代人は直射日光を当てて患者を治療し、何世紀にもわたって、あらゆる文明において、日光には治癒力や浄化作用といった有益な特性があると認識されてきました。フィンセンは初期の実験で、太陽光に含まれる可視光線と近紫外線を用いて、結核性皮膚疾患である狼瘡を治癒しました。彼は、両端に凸レンズを取り付け、その間の空間を水で満たした水セルを通過した放射エネルギーのみを使用することで、これらの光線が有効であることを実証しました。この水セルは実際にはガラスと水でできたレンズでした。ガラスは短波長の紫外線を吸収し、水は赤外線を吸収しました。こうして彼は、可視光線と近紫外線からなる放射エネルギーを、患部の皮膚に集中させることができました。

フィンセンが皮膚疾患の治療で得た有望な成果により、彼は特殊なアークランプに石英レンズを装着することで太陽光に依存しない治療法を確立しました。これにより、いわゆる化学放射線の強力な発生源が生まれ、これを任意の場所に集中させることができました。しかし、科学の進歩により水銀蒸気アークが発明されると、この人工的な安定した強力な紫外線源を光線療法に利用するための開発が直ちに開始されました。その結果、現在ではこの目的のために特別に設計された非常にコンパクトな石英水銀アークが利用可能になっています。これらの使用は多くの皮膚疾患の治療に非常に効果的であったようです。確かに、放射エネルギーが有効であれば、薬剤よりも大きな利点があります。ある権威者は皮膚疾患に関して次のように述べています。

紫外線治療、特に併用 レントゲン線、ラジウム、メソトリウムを使った治療法は、ほとんどの場合、第一の治療法として位置づけられており、多くの場合、病気を治療する唯一の、そして多くの場合最も効果的な方法となっています。

石英水銀アークからの放射線による殺菌は、長年にわたり成功を収めてきました。飲料水、外科用水、プール用水の殺菌には、コンパクトな装置が使用されており、装置メーカーの主張は明らかに裏付けられています。あるタイプの装置は、1平方インチあたり100ポンドの圧力に耐えることができ、水道本管に直列に接続することができます。殺菌装置に供給される水は、放射線エネルギーを効果的に作用させるために、透明で浮遊物のないものでなければなりません。この装置は、1時間あたり最大1,000ガロン（約4,600リットル）までの水を殺菌することができ、ランプは水が流れている間のみ点灯します。この装置は、ホテル、店舗、工場、船舶、そして殺菌水を必要とする多くの産業で特に有用です。

水は、飲料水、調理、工業用途など、日常生活に不可欠な必需品です。水は病原菌の媒介物として認識されており、大都市における水道水の浄化は重要な問題となっています。塩素処理が行われていることで、処理後の水は不快な味になり、ろ過のみでは疑念を抱かれます。化学物質の使用には継続的な分析が必要ですが、紫外線の殺菌作用は確実であると主張されています。そして、水が透明であるか、処理前に適切に濾過されているかによって、その水が殺菌されていることに疑いの余地がないようにする。紫外線による殺菌システムは、太陽光が自然界でこの働きをすることから、自然な方法である。紫外線による水の殺菌装置は、1日あたり最大1千万ガロンの処理能力を持つ公共施設向けに製造されており、大都市のニーズを満たすためにこれらの装置を増やすこともできる。これらの殺菌装置には大型の機械式フィルターが併用されており、こうして人類は自然のやり方を模倣している。というのも、天然の純水は砂で濾過され、太陽光線にさらされることで細菌が除去されているからである。

この種の殺菌装置は、純水の供給が必要な場所や、工場、病院、店舗、オフィスビルのさまざまな場所で使用するために水をボトルに詰める場所で使用されます。最近の戦争では、米国のいくつかの病院でこれらの装置が使用され、飲料水や傷口の消毒用洗浄水として殺菌水が供給されました。戦争において、水の供給はきわめて重要です。たとえば、満州での作戦中、日本軍は飲料水として水を沸騰させました。これまでの多くの戦争では、軍隊の死亡率は銃弾によるものよりも予防​​可能な病気によるものの方がはるかに多かったのですが、ロシアとの戦争では、日本軍は死亡率の統計を逆転させました。総死亡者数 81,000 人のうち、60,000 人以上が戦闘中の死傷者でした。

プールの水の殺菌が流行しつつある。これまでは、水をフィルターを通して循環させることが一般的だった。プールの水は、入浴者によって持ち込まれた不純物を取り除き、再びプールに戻すために濾過されます。殺菌の信奉者たちは、この種の濾過では有害なバクテリアが水中に残る可能性が高いと主張します。紫外線を有効光線とする殺菌装置が現在この目的で使用されており、フィルターの出口よりも後ろ側に接続されています。この装置の有効性は、通常のバクテリア数計測法によって実証されています。通常のフィルターの出口付近で計測したところ、1立方インチの水あたり数千ものバクテリアが存在し、その中には腸内細菌が含まれていました。そこで、220ボルトでそれぞれ2.2アンペアを消費する2つの石英水銀灯を有効素子とする殺菌装置が設置されました。殺菌装置から排出される水中のバクテリア数を計測したところ、これらの微生物は5%にまで減少し、最終的には元の値のさらに低い割合まで減少し、腸内細菌はすべて死滅していました。実際、プールに戻された水は、ほとんどの人が飲んでいる水よりも良質でした。放射エネルギーは、水を汚染したり、性質を変えたりしないという点で、他の殺菌剤にはない利点を持っています。細菌を殺菌する効果があり、水質以外の変化はありません。

健康の回復と維持のための手段として放射エネルギーを利用するというこれらの兆候は、事実が徹底的に確立され、相関関係が確立されたときに、より大きな可能性を示唆しています。太陽は人類にとって極めて重要ですが、あまりにも多くの用途があるため、当然ながら妥協の産物です。太陽はエネルギーを供給することはできません。一つの目的に必要な放射エネルギーだけを供給し、同時に別の目的にも最適に機能する人工光。曇りの日には遮られ、夜には消えてしまう。こうした不在はいくつかのプロセスには有益だが、現代文明の高度に組織化された活動においては、人間はいつでも様々な質の放射エネルギーを利用できることを望んでいる。この点において、人工光は太陽光よりも優れており、絶えず改良が続けられている。

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人工光の変更
わずか一世紀のうちに、科学は弱々しく揺らめく炎の薄暗い夜を人工的な昼へと変えました。この短い期間に、光の生成は19世紀初頭に使用されていた原始的な炎から大きく進歩しましたが、別の章で述べたように、光の生成には依然として大きな改善の余地があります。それでも、過去40年間の驚異的な進歩によって、アークランプ、ガスマントル、水銀灯、そして一連の白熱フィラメント電球が生み出され、人類の効率、安全、健康、そして幸福に大きく貢献しました。

100年前、文明は今よりも容易に満足し、同じコストでより多くの光を提供する改良が望まれていました。しかし今日では、光だけでは十分ではありません。写真撮影やその他の光化学反応には特定の種類の放射エネルギーが必要であり、展示や舞台効果には多種多様な色の光が求められています。人々は今や、表現効果を高めるために様々な色の光を求めています。もはや十分な量の光だけでは満足せず、特定の質を求めています。さらに、光量だけで日光に依存しないことだけではもはや十分ではありません。実際、人々は人工の日光を求めているのです。

将来、様々な品質や色の効率的な光が生産されるようになることは間違いありませんが、今日では多くの要求は、利用可能な人工光源を改良することで満たさなければなりません。視覚は、明るさと色の識別によってのみ実現されます。あらゆる風景や物体の像は、光、影、そして色の小さな地図として網膜上に結像します。視覚においては、明るさの識別は色の識別よりも重要な機能ですが、色覚は日常生活において、一般的に認識されているよりもはるかに重要です。色覚に異常があっても、大きな不便を感じることなく生活を送ることができますが、色覚という神の賜物は、あらゆる被造物に魔法のようなドレープを投げかけます。時折、異常な状況に遭遇する場合を除き、色の素晴らしいドレープを意識する人は比較的少ないでしょう。しかし、ほぼすべての工芸品における視覚を研究すれば、色の識別が重要な役割を果たしていることがわかります。

食料や衣服の購入、家の装飾、そして芸術や産業のあらゆる場面において、人類は色の見え方に大きく依存している。この点において人類は日光に依存しており、日光がなくなると無意識のうちに、色の正確な識別を必要とする作業を中断してしまうことがよくある。人類の色覚は日光の下で発達し、芸術や産業は日光の下で発展し、色に関するあらゆる連想は主に日光に基づいている。こうした理由から、十分な人工照明があっても、人類は芸術や工芸の実践や多くの些細な活動において日光から独立することはできない。光の質やスペクトル特性において、一般照明に使用される未加工の光源は日光とは異なるため、日光を完全に代替することはできません。正午の太陽光はすべてのスペクトル色をほぼ同じ割合で含んでいますが、これらの人工光源はそうではありません。こうした理由から、人工日光への需要があります。

「真空」管は、スペクトル特性や色が大きく異なる多様な光源を生み出す可能性を秘めています。あらゆるガスは、「真空」管（低圧のガスを封入）内で放電励起され、発光すると、それぞれ特有の性質や色の光を発します。ガスの種類を変えることで多様な光源が得られますが、この発光手段は一般照明に十分な実用レベルには達していません。窒素はピンク色の光を発し、ムーア博士が開発した窒素管は数年前からある程度実用化されています。ネオンはオレンジ色の光を発し、ディスプレイ用途でいくつか使用されています。二酸化炭素は日光に似た白色光を発し、このガスを封入した小型管は、今日でも正確な色識別が不可欠な用途で使用されています。

炎アークは、スペクトル特性や色の異なる多様な光源を得る手段となります。炭素に様々な化合物を含浸させることで、炎の色を大きく変えることができます。炭素に希土類化合物を用いることで得られる白色炎アークは、平均的な日光に非常に近い光源となります。炭素以外の様々な物質を用いることで、 電極を用いることで、スペクトル特性の異なる光源が得られます。これらの光源は通常、紫外線を豊富に含むため、この種の放射エネルギーを必要とするプロセスに最適です。アークランプは、その不安定性、かさばり、そして広範囲の光度を持つ光源に分割することが不可能なことから、その用途は限られています。

人工昼光は、白熱電球に色ガラスを取り付け、光を日光と同じ質に変えることで、最も広く利用されてきました。白熱電球からの光は、日光よりも黄色、オレンジ色、赤色の光線が多く含まれています。この2つの光源の分光特性と、様々な化学物質が配合された色ガラスの分光特性を理解することで、黄色、オレンジ色、赤色の過剰な光線を除去し、透過光を日光と同じ分光特性にする色ガラスを開発することが可能になります。現在、このような人工昼光ユニットは、産業、店舗、研究所、染色工場、印刷工場など、様々な場所で数千台も使用されています。人工昼光下では、通貨債券や自由国債が発行されており、銀行では偽造通貨の検出に使用されています。ダイヤモンド鑑定士は宝石の色を判別し、顕微鏡検査官は人工光の下で染色した染料の色を確かめます。染色師は何トンもの貴重な絹を染めるための染料を調合し、画家はこの人工光の下で絵を描きます。これらはこれらは人工日光の膨大な応用例のうちのほんの一部に過ぎませんが、人類が別の点では自然光に依存していないことを示しています。

ハドソン・フルトン記念式典での花火とライトアップされた戦艦

日光にはさまざまな種類がありますが、そのうち 2 つはスペクトル特性がほぼ一定です。それは、正午の日光と北の天空光です。前者は白色光と言えるもので、そのスペクトルはすべての波長の可視放射エネルギーがほぼ均等に含まれていることを示しています。北の天空光は、紫、青、青緑の光線を多く含み、結果として青みがかった白色です。晴れた日の正午の日光のスペクトル特性はほぼ一定ですが、北の天空光は雲の有無や雲の特性によって多少変化します。太陽に照らされた雲が広範囲に存在する場合、光は主に反射太陽光です。空が曇っている場合、北の天空光は太陽光と雲を通過した青い天空光が混ざった結果であり、わずかに青みがかっています。空が晴れている場合、光は水色から濃い青まで変化します。

パナマ・パシフィック博覧会のメーデー花火大会
パナマ・パシフィック博覧会のメーデー花火大会

建物に入る日光は、他の建物や植物からの反射によって色がかなり変化することが多く、部屋に入った後も周囲の色からの反射によって色が変化することがあります。よく知られているように、窓から部屋の上部に差し込む緑の芝生からの反射光は緑色が強く、黄色いレンガ造りの建物からの反射光は黄色がかっています。こうした変化に加え、太陽光の色は夜明けの黄色や赤から正午の白、日没のオレンジや赤まで変化します。一日を通して、空からの光の量はほとんど変化しません。太陽光の量と同程度に、地球に届く直射日光と天空光の割合は常に変化しています。この割合は、太陽の位置の変化によってさらに変化します。例えば、一日中直射日光が差し込まない北側の窓では、隣接する建物やその他の物体からの反射によって差し込む日光の量が大きく変化することがあります。このように、日光は量だけでなく質も変化し、広範囲にわたる分析に基づく人工の日光は、量と質が一定で、質が正確であるという利点があります。科学的に開発された現代の人工採光装置は、人類が日光に依存せずに色を識別できるだけでなく、日光よりも優れています。

正確な人工昼光を求める熟練した色彩専門家は数多くいますが、それほど正確ではない昼光品質が求められる照明分野も広く存在します。平均的な目は、色を細かく識別する能力が十分ではないため、マツダの「昼光」ランプは、色合わせの要件がそれほど厳しくないというニーズを満たしています。このランプは光の質と効率の妥協点であり、その目的を非常にうまく果たしているため、店舗、オフィス、産業などで何百万個も使用されています。色ガラスを用いて色彩作業用の正確な人工北天窓を作るには、タングステンランプからの光のうち75～85%を遮断する必要があります。この吸収は広い意味で光の効率を高めます。残った光は十分な光量となるからです。一方、元の光は正確な色識別には実質的に役に立ちません。タングステン製の「昼光」ランプでは、元の光の約3分の1が電球に吸収され、結果として平均的な昼光に近い光になります。

ろうそくや石油ランプなどの古い照明器具は、何世紀にもわたって室内で使用されていました。これらの照明器具はすべて、暖色系の黄色でした。初期の現代照明器具でさえ、色彩に大きな違いはなかったため、家庭や同様の室内で、古い照明器具の光を模倣した暖色系の黄色を使用した人工照明に対する根深い欲求があるのも不思議ではありません。このような照明器具や色彩による暖かさや明るさの心理的効果は、よく知られています。家庭内の人工照明は、自然からの独立と要素からの保護を象徴しており、暖色系の色合いによって、現代照明器具のますます白くなる明るさを打ち消そうという強い欲求があります。白色光は、キッチン、ランドリー、バスルーム、読書灯などに最適ですが、暖黄色の光は、人々がくつろぐ室内環境を心地よく明るくするのに最適です。このような特性の光源は、タングステンフィラメントランプに適切な色調の電球を使用することで効率的に得られます。フィラメントの温度に応じて光の約4分の1から3分の1を吸収することで、タングステンフィラメントランプでろうそくの炎の色を再現できます。効率が低いにもかかわらず、古い光源の温かみのある色合いを保ちたいと考えるカーボンフィラメントランプを今でも使用している人もいます。しかし、タングステンランプの光をフィルターで透過させることで、より明るい色を得ることができます。カーボンフィラメントランプから発せられる光と同等の光質を、光の5分の1から4分の1を吸収することで実現します。このような着色電球を装着したタングステンランプの発光効率は、カーボンフィラメントランプの約2倍です。このように、現代の照明器具は、色は旧式の照明器具と同じままですが、その高い効率が最大限に活用されています。

現代の光源はすべて放射エネルギーを放出しますが、これは通常の写真乾板には影響を与えません。この余分な可視エネルギーは、写真スタジオにおいてグレアや過剰な光の原因となるだけです。通常の写真乾板に影響を与えるほぼすべての光線を透過し、付随する不活性光線を大幅に低減するガラスが開発されました。このガラスは、青、紫、近紫外線を透過する必要があるため、自然に青色をしています。その密度は、高効率タングステンランプの電球に使用するために適切に決定されており、得られる光は、通常の写真撮影における放射エネルギーの価値を大きく損なうことなく、ほぼ天空光の色に近くなります。このガラスは、いわゆる化学光線を透過し、これらの光線のみが必要な他の用途にも有用であることが分かっています。光療法や、これらの光線の化学的効果を利用するその他の用途にも使用されています。

写真暗室では、パンクロマティック乳剤を除くすべての乳剤に対して濃い赤色の光が安全であり、この特性を持つランプが標準装備されています。オレンジ色の光は多くの印画紙に対して安全です。パンクロマティックプレートとフィルムは通常、極度の安全性が求められる暗闇では、非常に弱い深赤色の光でも慎重に使用すれば安全です。しかし、この種の写真乳剤の多くは緑色の光線にあまり敏感ではないため、この用途には緑色光が使用されてきました。

演劇効果、展示、スペクタクル照明、信号灯など、様々な色の光が求められており、この目的のために様々な表面着色剤が利用可能です。しかし、これらの着色剤には、目に見えるほどの永続性を示すものはほとんどありません。近年、永続的な表面着色剤が開発されましたが、これは市場に出回っていない秘密のプロセスです。そのため、永続性が求められる場合、一般的に利用できる媒体は色ガラスのみです。永続的な照明効果を得るには、信号用グラス、色付きキャップ、色付きガラス板などが用いられます。色付き反射板を用いることで、色を付けることもできます。その他の着色媒体としては、ラッカーやニスの染料、色付きインク、色付き織物、色付き顔料などがあります。

着色ガラスが永久的なデバイスの開発に利用されるようになった今、ガラスに用いられる様々な金属化合物の効果について簡単に触れておくことは興味深い。これらの化合物（多くの場合酸化物）によって生成される正確な色は、ガラスの組成と製造方法によってわずかに変化するが、この段階は技術的な関心事に過ぎない。ガラスに含まれる着色物質は2つのグループに分けられる。第1の、そして最大のグループは、着色物質が真の溶液状態にあるもの、つまり化学塩が溶解した水の色と同じ方法で生成されるものである。第2のグループは、着色物質は微粒子状、つまりコロイド状で存在します。つまり、着色は機械的懸濁状態にある粒子の存在によるものです。一般的に、軽い元素は着色ガラスを生み出す傾向はありませんが、ガラスに取り込まれる重い元素は、強い色を生み出す傾向があります。もちろん、この一般的な記述には例外もあります。

ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属はガラスに顕著な着色を及ぼしませんが、マンガン、ニッケル、セレン、その他の元素によって生成される色に間接的な影響を与えます。十分な量の金はガラスに赤色を、低濃度では美しいバラ色を呈します。金はコロイド状で存在します。「金」の赤色ガラスの製造では、ガラスは最初に冷却された状態では無色ですが、再加熱すると濃いルビー色に発色します。その後、ガラスはゆっくりと冷却されます。金はコロイド状のままです。ガラスに銅を加えると、青緑色と赤の2色が生成されます。青緑色はガラスの種類によって異なりますが、銅が完全に酸化されたときに生じ、赤色は還元剤の存在によって酸化が抑制されたときに生じます。この赤色は、金ルビーガラスの製造のように再加熱によって発色することがあります。セレンはガラスにオレンジ色と赤色を与えます。

銀はガラスの表面に塗布すると美しい黄色を呈するため、広く利用されてきました。銀は容易に還元されて金属的な黒色となるため、ガラスへの着色効果はほとんどありません。ウランはソーダガラスやカリ石灰ガラスに添加するとカナリアイエローの蛍光色を呈するため、これらのガラスは紫外線の検出に用いられることがあります。鉛ガラスではトパーズ色になります。淡黄色のガラスの製造には硫黄と炭素の両方が用いられます。アンチモンは弱い効果しかありませんが、鉛を多く含むと不透明または半透明の黄色のガラスの製造に用いられます。クロムは緑色を呈しますが、鉛ガラスでは赤みがかった色、ソーダガラスやカリ石灰ガラスでは黄色みがかった色になります。

鉄はガラスに緑または青緑色を与えます。通常、鉄はガラスの原料に不純物として含まれており、少量のマンガンを添加することで鉄の色は中和され、青緑色の補色となる紫色になります。無色のガラスを紫外線にさらすとマンガン紫色になるのはこのためです。鉄は「ボトルグリーン」ガラスにも使用されます。鉄の色は、カリ石灰ガラスでは緑がかった青、ソーダ石灰ガラスでは青緑、鉛ガラスでは黄緑です。

コバルトは青色ガラスの製造に広く使用されています。カリ石灰ガラスやソーダ石灰ガラスでは青紫色、鉛ガラスでは青色に発色します。コバルトは青色に見えますが、深紅色の光を透過します。そのため、深紅色のガラスと併用することで、最も深紅色の光のみを透過するフィルターとなります。ニッケルは、カリ石灰ガラスではアメジスト色、ソーダ石灰ガラスでは赤褐色、鉛ガラスでは紫色に発色します。マンガンは主に鉄の青緑色を打ち消す「脱色剤」として使用されます。マンガンは、カリ石灰ガラスではアメジスト色、ソーダ石灰ガラスや鉛ガラスでは赤紫色に発色します。

これらは色ガラスの製造に使われる主な着色成分です。ガラスは低温で製造されるため、より多様な化合物を使用できます。ガラスに溶解した金属や金属酸化物の色は、使用される金属の性質だけでなく、酸化の進行段階、ガラスの組成、さらには溶融温度にも左右されます。

ガラスフィルターの開発においては、様々な着色元素の効果を分光的に決定し、所望の分光透過率を持つガラスが得られるまで、様々な元素を適切な割合で変化させます。着色元素の種類は限られており、それらの組み合わせは化学的な制約によってさらに制限されます。様々な着色ガラス、あるいは同じガラスに様々な着色元素を混合する際には、「減法混色法」が用いられます。例えば、緑色のガラスが必要な場合、黄緑色のクロムガラスをベースとして使用できます。銅由来の青緑色を少し加えることで、黄色の光線をさらに抑え、結果として緑色が得られます。

この混色法における原色は、画家が顔料を混ぜる際に用いる原色、すなわち紫、黄、青緑です。色を重ね合わせたり、よく混ぜたりすることで、様々な色が得られます。その結果得られる透過率（顔料などの反射媒体の場合は反射率）は、混合物を構成する全ての成分が共通して透過する色です。したがって、

紫と黄色 = 赤
黄色と青緑 =緑
青緑と紫 =青
光を加えることで生成される色は、「減法混色」ではなく、色の実際の加法に基づいています。これらの原色は赤、緑、青であり、これらは「減法混色」の原色の補色関係にあることに留意してください。赤、緑、青の光を様々な割合で使用することで、あらゆる色を様々な純度で得ることができます。「加法混色」の原色のうち2色を主に混ぜ合わせると、「減法混色」の原色が生成されます。つまり、

赤と青 = 紫
赤と緑 = 黄色
緑と青 = 青緑
光、熱、湿気の作用下で永続的に変化する着色媒体は比較的少ないものの、その分光特性やその他の色彩原理を理解することで、専門家は照明効果のために様々な永続的な色を作り出すことができます。主に加法と減法が用いられますが、「平均化」加法という別の方法もあります。例えば、暖色系の黄色が欲しいのに濃い黄色のガラスしか手に入らない場合、黄色のガラスを細かく切り、無色のガラスの上に格子模様のように並べます。こうすることで、フィルターを透過する大量の無色光は、黄色のガラス片を通過する黄色の光によってわずかに色づきます。この光を拡散ガラスで適切に混合すれば、満足のいく効果が得られます。これらは、フィルターと色光の混合によって色光を得るための主要な手段です。これらを様々な光源と組み合わせて使用​​することで、増大する需要の大部分を満たすには、もちろん理想的な解決策は光源で直接色光を作り出すことであり、現時点では遠い、あるいは不可能に思える将来の開発によって、そのような色光光源が提供されることは間違いありません。その間、利用可能な手段によって多くの成果が達成されつつあります。

XXII
壮大な照明
人工光は、スペクタクル効果を生み出す自然な手段です。人工光は色彩を容易に制御・変化させることができ、夜間の屋外展示に与える明るさは、暗い空を背景に、それらを際立たせます。人工光は、実現可能な明度の範囲が極めて広い点で、他の装飾媒体を凌駕しています。装飾家や画家は、黒から白の顔料までの範囲で明度を調整する必要がありますが、これは通常、約1対30という極端なコントラストを生み出します。光による明度は、暗闇から光源自体の明度まで変化します。装飾家は二次光、つまり多かれ少なかれ拡散反射する物体から反射される光を扱います。照明専門家は、この二次光だけでなく、光源の一次光も自在に操ります。照明効果はあらゆる場所で注目を集め、現代の商人でさえ、店内の適切な照明は広告効果をもたらすと証言しています。スペクタクル照明のあらゆる分野において、人工光は自然光よりも優れていることが実証されています。

光は人々の注目を集め、魅了する普遍的な媒体です。あらゆる時代の文明は、この光の自然の力に気づき、祭りや勝利のプロパガンダにおいて重要な役割を果たしてきました。太古の昔から祭りの行事に欠かせないものであり、今でも多くの祝祭の最も重要な要素となっています。初期の祭りでは、火、ろうそく、石油ランプが使われ、花火もこの目的のために発明されました。今日でも、夜空の深淵を背景に繰り広げられる花火は、人々を魅了し続けています。しかし、こうしたはかない光の音色は、より永続的で大規模な花火によってさらに発展しました。ガス灯が初めて実用化される30年前、イギリスのいくつかの都市で、可燃性ガスの燃焼によって生み出される「哲学的な花火」の展示会が開催されました。

一世紀前、ソーホー工場の建物の正面を照らしていた揺らめくガス灯の列から、一世紀後のパナマ・パシフィック博覧会における素晴らしい照明効果まで、実に様変わりしました。数百カンデラのガス灯が並んだ当時の照明を見た人の中には、「類まれな輝きを放つ光景」と評した人もいました。では、ライアンが26億カンデラの大型サーチライト48台を一つの照明効果に使用した、博覧会における現代の壮大な照明を見たら、どんな反応を示したでしょうか。人工照明の開発が始まって以来、この100年間の進歩をこれほど鮮やかに示す比較は他にありません。

19世紀前半の光源の性質は、スペクタクル照明や展示照明には適していませんでした。実際、この段階の照明は主に電灯の発達とともに発展しました。もちろん、聖ペトロ大聖堂のドームを照らす場合のように、一時的な効果を狙う試みも時折行われました。1872年、ロンドンのセント・ポール大聖堂で大規模なライトアップが試みられましたが、その後の運用は見送られました。ドーム天井の照明には多数の船舶用ランタンが使用されましたが、結果は満足のいくものではありませんでした。この失敗に終わったセント・ポール大聖堂のライトアップの試みの後、「様々な方向から電灯を投射して大聖堂を照らす」という提案がなされました。屋外での壮大なライトアップが本格的に始まったのは、20世紀初頭のことでした。

屋外でスペクタクル照明を演出する初期の試みはサーチライトを用いたものでしたが、スペクタクル照明が広く普及したのは、効率とコストのバランスが取れた白熱電球が登場してからのことでした。この効果は主に、花飾りのように垂らしたり、建物やモニュメントの輪郭やその他の主要な線に沿って設置したりした小型の白熱電球を使用することで得られました。この効果はほぼ完全に光によるもので、目に見える電球のまぶしさが建物やその他の物体を覆い隠していました。この方法はシンプルで、切れた電球を交換する以外に特別なメンテナンスを必要とせず、恒久的に設置できるため、現在でも使用されています。しかし、この方法は芸術的な観点からは限界があります。絵画、彫刻、建築といった芸術的効果と効果的に組み合わせることができないからです。例えば、モニュメントや建物の細部をはっきりと見分けることができず、鑑賞に堪えません。効果は単に輪郭や線、そして光点の模様であり、通常はまぶしいものです。

次のステップは、これらのランプをコーニスやその他の突起の後ろ、または隅に隠すことでした。目的が達成された。光は物体を形作り、彩りを添え始めた。構造が見えるようになり、少なくとも重要なコーニスやその他の細部はもはや単なる輪郭ではなくなった。線状タングステンランプの導入は、この種のスペクタクル照明に革新をもたらした。なぜなら、プロジェクターにとって不可欠な集中光源を作ることが可能になったからである。さらに、これらの照明装置は、一度設置すればほとんど注意を必要としない。この種のフィラメントランプの導入により、小型プロジェクターが使用されるようになり、集中した光線によって、建物や記念碑全体を離れた場所から光で照らすことが可能になった。ランプをコーニスの背後に隠すことで得られる効果は、ほとんどの場合、表面を照らすことが目的であることを証明していた。そして、常に注意を払う必要のない小型プロジェクターが利用可能になると、投光照明に大きな弾みがついた。

フランスがバルトルディの自由の女神像をこの国に寄贈した際、自由の女神の手を持つ松明を除いて、この象徴を夜間に見ることができるようにすることは全く考慮されていませんでした。この松明は像の建立時に、当時入手可能なランプを収容するために改造され、結果として、多数の電球を内蔵したランタンのようなものになってしまいました。夜には、周囲の海岸の灯りよりも弱い小さな光点に過ぎませんでした。祭りの際には、花飾りやランプの輪郭で像が照らされていましたが、1915年、像の寛大な寄贈者の自由が危機に瀕しているように見えたため、運動が始まり、最終的には投光照明のための基金が設立されました。自由の女神像。像の広い土台のおかげで、白熱灯のサーチライトを並べることで比較的容易に照明をつけることができました。約225個のサーチライトが使用され、総ビーム光量は約20,000,000カンデラでした。トーチライトの模造炎という当初のアイデアは、3種類の密度の黄色の大聖堂ガラス片からこれを再現することで実現しました。約600個のガラス片が使用され、上部は概ね明るい色合い、下部は暗い色合いのガラスが使用されました。このランタンには灯台レンズが取り付けられ、そこから強い光線が放射されるようになりました。投光照明で照らされた自由の女神像は、昼だけでなく夜でも見ることができ、夜には光が独立の象徴でもあるため、二重の意味を持ちます。

自由の女神像がニューヨーク港にぽつんと佇むように、ウールワース・ビルはマンハッタン南部に君臨しています。自由は人間の束縛からの独立を宣言し、ウールワース・タワーは、人間が自然から独立していくことの象徴として、自然の力に逆らって堂々とそびえ立っています。クリーム色のテラコッタの表面と、黄褐色、青、緑、赤、金色で彩られた精緻な建築ディテールを持つこの建物は、地上792フィート、60階建ての高さにそびえ立ち、偉大な事業を構想し実行するというアメリカの精神を体現しています。そこには芸術性、実用性、そして荘厳さが融合しています。日中は大勢の人々が目にするこの建物は、国家機関の象徴であるウールワース・タワーの名を冠した貴重な広告塔となっています。しかし、昼間は周囲の景色と調和し、注目を集めます。夜にライトアップされれば、暗い空と周囲の山々を背景に、ほとんど孤立してそびえ立つことでしょう。夜間の時間帯でも投資が完全に停止するわけではない。

リバティの照明設計を担当した H. H. マグジック氏は、本館より 407 フィート (31 階建て) の高さにあるウールワース タワーの照明も担当しました。タングステン フィラメント ランプを内蔵したプロジェクター 550 台が、タワーの基部および一部の建築細部に配置されました。53 階から 57 階にかけて伸びるマンサード屋根、58 階の展望バルコニー、59 階と 60 階のランタン構造など、主要な建築要素には金箔が貼られています。プロジェクターを適切に配置することで、これらの金色の表面がきらびやかな効果を生み出します。照明効果の頂点を成すのは、尖塔の頂上にあるランタンです。1,000 ワットのタングステン ランプ 24 台が、主に水平方向に光を透過するクリスタル拡散ガラスの背後に設置されました。そのため、建築の細部が判別できないほど遠くからでも、輝く頂の光がはっきりと見えます。自動調光器が考案され、大きく変化する炎のような効果が得られました。ガラスパネルの性質上、至近距離ではこの部分は他の部分と比べてそれほど明るくありません。人工照明が点灯すると、塔は荘厳な光の尖塔となり、暗闇の奥底に堂々とそびえ立つこの壮麗なゴシック建築は、様々な意味で近代文明の灯火と言えるでしょう。

多くの著名な建物や記念碑が光の洪水の中で出現し、その美しさとクリスマスの象徴は、昼間は気づかない多くの人々によって、夜にはその価値が認識されるようになりました。人間の美しい建造物は恒久的に照らされるだけでなく、一時的な効果も数多く考案されています。人工照明効果は、野外フェスティバル、ページェント、演劇で重要な部分を占めるようになりました。クリスマスツリーが使われるようになって以来、キャンドルはツリーと結び付けられてきました。そして当然のことながら、人工照明は近年流行している地域のクリスマスツリーの特徴となっています。1916年のシカゴ市のクリスマスツリーは高さ90フィートで、プロジェクターで照らされました。サンフランシスコ万国博覧会の宝石の塔から取られた何千もの宝石が、他の装飾に生命と輝きを添えました。

光に満たされた国会議事堂
光に満たされた国会議事堂

コニーアイランドのルナパークには6万個の白熱電球が飾られている
コニーアイランドのルナパークには6万個の白熱電球が飾られている

新しい投光照明と古いアウトライン照明の対比

先の戦争終結後、人工照明は国中の祝祭で重要な役割を果たした。帰還兵を称えてニューヨークに建てられた宝石をちりばめたアーチは、パナマ・パシフィック博覧会の壮観にも匹敵するほどだった。アーチは、高さ80フィートの2本のオベリスクの間に、宝石の巨大なカーテンのように垂れ下がっていた。オベリスクの上部には、太陽光線を思わせる宝石がちりばめられていた。約3万個の宝石がアークプロジェクターの光線の中できらめいていた。「おかえりなさい」運動で使用された多くの標識や装置は、印象的で、永続性を示す特徴を持っていた。大きな建物の設備は5,000個以上の10ワットランプで構成され、建物全体の輪郭は11個のランプからなる星で飾られていた。「明るく照らそう」キャンペーンは国中に広まった。照明や標識、特別な愛国的展示の設置、街路や店の窓を惜しみなく照らす光は、人々に活力と高揚感を与え、明るさと楽観主義の回復に大きく貢献しました。その輝かしい例はワシントンで見られ、参戦直後に中止されていた国会議事堂の投光照明が再開されました。

光に満ちたナイアガラの滝
光に満ちたナイアガラの滝

シカゴには「勝利の道」が設けられ、通りの両側には赤、白、青の球体を備えた街灯が設置され、その上には金色の勝利の女神が飾られました。175台の投光器が、道沿いの屋根やオフィスビルの窓に設置されました。道の中央には、きらめく光り輝く「勝利の祭壇」が築かれました。それは高さ90フィートの台座の両側にそれぞれ1台ずつ設置された巨大な燭台で構成されていました。これらの燭台には宝石がちりばめられ、祭壇から吊り下げられた宝石のカーテンを支えていました。カーテンの中央には、連合国の国旗を掲げた巨大な宝石をちりばめた鷲が描かれていました。この鷲は、2億カンデラ光束のアーク投光器によって照らされていました。これらに加えて、多数の小型の投光器が設置されていました。各燭台の上部には、反射鏡に取り付けられた6つの大きな赤とオレンジ色のランプが設置され、上部から噴出する蒸気を照らしました。全体を覆い尽くすように、巨大なアークサーチライトの光線が巨大な光の扇形を形作っていた。これは帰還兵たちを迎えた数々の照明効果のほんの一部に過ぎないが、現代文明が感情表現においていかに人工光に依存しているかを物語っている。 そして感情。これらの祭りを通して、光は静かに幸福、自由、そして進歩を象徴してきました。

集光型フィラメントランプが登場する以前、プロジェクターはいくつかの事例で大規模に使用されていました。スペクタクル照明の第一人者W・D・A・ライアンは、1907年に11億1500万カンデラの光を発するアークプロジェクターの電池を用いてナイアガラの滝を照らしました。1908年には、30台のアークプロジェクターを用いてニューヨークのシンガータワーを光で満たし、直径30インチのサーチライトを使って頂上の国旗に光を投影しました。戦時中、多くの国旗がサーチライトの光線の中ではためき、燃え上がる愛国心を象徴しました。夜間に大気圏を通過するサーチライトの光線は、空気中のわずかな霧、塵、煙の影響で、通常はかすかに明るく見えます。大気圏により多くの「物質」を与えることで、光線はより明るく見えるのです。この考えに基づき、ライアンは人工の霧を作り出す蒸気雲を通して上方に照射されるサーチライトのビームからなるシンチレーターを開発しました。これはハドソン・フルトン記念式典で、総出力10億カンデラのアークサーチライトのバッテリーと共に初めて披露されました。

これらの効果は、その規模にもかかわらず、パナマ・パシフィック博覧会のものと比べると矮小化されている。これは現在に至るまで、スペクタクル照明の最高峰の成果である。ライアンが考案した細部のいくつかは興味深いかもしれない。全体として、照明効果は、まばゆい光源が奇妙な輪郭線を描く照明とは一線を画している。建物には様々な照明器具が点在していました。隠された光源から放たれる投光照明のまばゆいばかりの壮大さと美しさが、照明の基調でした。こうして素晴らしい効果が生まれ、視覚と芸術的感性に訴えるだけでなく、まぶしさからも解放されました。隠された光源からの投光照明とレリーフ照明によって、三次元、つまり奥行きが生まれ、建築の細部と色彩が保たれました。昼間のものよりも壮大さを増す夜間効果を生み出すために、多種多様な装置やランプが使用されました。娯楽エリア、いわゆる「ゾーン」は、昔ながらの裸電球で照らされ、まばゆいばかりの奇抜な効果が、過去の壮観な照明と未来の照明の対比をなしていました。

別のセクションでは、カーニバル精神を体現した華やかな展示が来場者を出迎えました。太平洋沿岸の初期の歴史が刻まれた美しい色彩の紋章入りの盾が、高さ25フィートから55フィートの支柱に取り付けられた発光アーク灯の群れによって照らされていました。10万個以上の宝石がぶら下がった宝石の塔は投光照明に照らされ、暗い空にきらめく無数の光源の微細な反射像は、想像をはるかに超える効果を生み出していました。鮮やかなコントラストや捉えどころのない色彩の影とハイライトが、あらゆる場所で来場者を出迎えました。個々の独立した光の効果があちこちで見られました。蛇の口から火がシューシューと噴き出し、スペイン・ゴシック・東洋の融合した空間に、動きのある光の魔法をかけていました。サーチライトの色とりどりの光線があちこちで輝いていました。 釜から立ち上る謎めいた蒸気は、実は光る蒸気だった。象徴的な噴水群も、照明の魔術師の魔法の力から逃れられなかった。

宇宙の庭では、サンクンガーデンから約100フィート（約30メートル）の高さにそびえる二つの噴水が広大な空間を照らしていました。一つは沈む太陽を、もう一つは昇る太陽を象徴していました。それぞれの噴水の頂にある柱と球形部分は、トラバーチン大理石を模した重厚な乳白色ガラスで覆われ、合計50万カンデラ（約50万カンデラ）の白熱電球が設置されていました。サンクンガーデンから70フィート（約21メートル）の高さにある欄干の上には、約200個の白熱電球サーチライトが設置されていました。光は至る所に溢れ、調和のとれた光景を描き出すように色彩を変化させたり、光と影を変化させて建築物や彫刻を形作ったりしていました。園芸宮殿の巨大なガラスドームは、光の点が回転するような映像を投影することで天体球に姿を変えていました。地平線に現れたリングや彗星は、色彩を変えながら天空を旅し、再び地平線で消えていきました。これらすべての効果とその他多くのものがラグーンの水面に映し出され、その全体がまさに不思議の国でした。

シンチレーターは、直径3フィートのアークサーチライト48個で構成され、総出力は26億カンデラ。照明ユニットにはカラースクリーンが備えられ、上向きに放射されるビームには、近代的な急行機関車が発生させる蒸気によって人工の霧が供給された。急行機関車は、ブレーキをかけた状態で車輪を時速60マイルで駆動できるように設計されていた。 大量の蒸気と煙を噴き出し、様々な色に照らされて壮観な光景を演出しました。300種類以上のシンチレーター効果が考案され、火を使わない花火のこの特徴は多種多様でした。このサーチライト群によって作り出されたオーロラなどの効果は、何マイルも先まで届きました。定期的に利用できる様々な効果は、特別な機会にさらに強化され、この巨大な装置によって、小規模な装置でさえ達成できなかった火を使わない花火の柔軟性がもたらされたと言っても過言ではありません。

博覧会の照明については、数段落で触れるにとどまり、たとえ紙面が無限であったとしても、言葉で説明するのは困難でしょう。それは、美と畏敬の念を抱かせる光の力を体現していました。生命力に満ちた光と比較すると、装飾家の媒体の弱さを露呈していました。直接照明、マスク照明、隠蔽照明、投影照明など、多種多様な効果が用いられていましたが、それらは互いに、そして建造物の装飾的・建築的な細部と調和して溶け合っていました。マードックが100個の明滅するガス灯を初めて展示したことから始まった、公共照明の世紀における最高の成果でした。光を生み出す科学の力、そして光を活用する天才と想像力の力を示しました。それは、最も輝かしい瞬間のオーロラをも矮小化する、静かながらも脈動する壮大な展示でした。

XXIII
光の表現力
美的観点から、あるいはより広く心理学的な観点から見ると、表現力において光に匹敵する媒体は存在しません。光は人間の最も重要な感覚と結びついているだけでなく、人類は長年にわたる様々な関連性や用途を通じて、光に多くの属性を与えてきました。実際、光、色彩、そして闇は、根源的に備わったある種の力を持っていると言えるでしょう。少なくとも、神話、宗教、自然、そして日常的な慣習といった様々な関連性を通して、光は表現力と印象的な力を獲得してきました。これらの属性に加えて、光は装飾媒体に比べて、明るさや色彩効果を得る上で大きな利点を持っています。例えば、風景画家は、自然の風景のほとんどに見られる明度や明度の範囲を再現することができません。なぜなら、黒を使って深い影を表現する場合、白では空の明度を表現するには明るさが足りないからです。実際、深い影と空が表現する明度の範囲は、黒と白の顔料が表現する範囲をはるかに超えています。通常、画家の色彩によって得られる極端なコントラストはおよそ 30 対 1 ですが、空は影よりも千倍明るく、太陽に照らされた雲は森の深い影よりも数千倍明るく、太陽は風景の中の影よりも数百万倍明るいのです。

光によって得られる明るさの範囲は、暗闇、つまり黒から、均一な照明下で顔料によって表現される範囲、そしてさらに表面の不均一な照明によって得られる広大な範囲を経て、光源自体の明るさにまで及びます。色の純度に関しては、光は反射媒体を凌駕します。なぜなら、光によってほぼ純粋な色相を得ることが容易であり、光のスペクトルを利用することで純粋なスペクトル色相を得ることも可能だからです。顔料やその他の反射媒体では純粋な色相を得ることは不可能です。光のこれらの利点は、スペクタクルな照明効果において非常に顕著であり、室内照明においても、他の媒体よりも優れた光の可能性が示されています。例えば、現代の室内では、隠された照明によってコーニスの上部が明るく照らされ、下部に暗い影が作られますが、明度の範囲は白黒で表現される範囲よりもはるかに広い場合が多く、それでも光源自体を用いて明るさのスケールを拡大する可能性は残っています。色彩を全体に重ね合わせると、「原色」光と反射光の組み合わせは、反射光単独よりもはるかに大きな可能性を秘めていることは明らかです。この光の潜在力は、照明を、装飾家が顔料などで絵画を描くのと同様に、「光で描く」と捉えることで、最もよく理解されます。

照明の表現力は、絵画、彫刻、建築など幅広い分野で応用されています。絵画は光の表現であり、彫刻家の作品は最終的に照明に依存しています。照明は画家や彫刻家の最高峰です。絵画の価値にある程度影響を与え、色彩にも大きな影響を与えます。彫刻家のモデルを形作り、完成した作品を形作ります。光の方向、分布、質は、あらゆる物体やそれらの集合体の外観に影響を与えます。装飾の造形以外にも、壁や天井など比較的広い空間における光と影の効果、アルコーブとメインの室内の明るさのコントラスト、コーニス、梁、アーチの下の影などは、光の表現です。

装飾家は、明暗の配分や色彩の選択を変えることで、特定の室内空間に特定の雰囲気を作り出すことができます。照明アーティストも同様に、装飾家が作り出す雰囲気さえも変えることができます。例えば、隠された光源からの光で満たされた広い室内空間は、屋外のような開放感と広がりを醸し出します。上部のコーニスに隠された光源のみで照明を当てると、天井は明るく、壁は対照的に暗くなります。このような照明効果は、屋根のない壁に囲まれているような印象を与えます。また、低く吊り下げられたシャンデリアにシェードを取り付け、壁の下部は明るく、上部は不明瞭な照明にすると、暗闇に包まれているような印象を与えます。このように、照明は、暗闇が入り組んでいる神秘的な雰囲気から屋外の広がりまで、様々な雰囲気や錯覚を生み出します。

将来の室内照明は、様々な場面のそれぞれの要件を満たす適切な照明効果を提供するでしょう。ライトグレーとミディアムグレーを用いた装飾スキームは、照明効果に非常に敏感な室内空間を作り出します。こうした光と影の効果に、色付きの光は魅力的な効果を加えることができます。色付きの照明効果は、空間の美しさを大きく高めるだけでなく、他の力も備えています。青色は「冷たい」効果を、黄色とオレンジ色は「暖かい」効果を生み出します。例えば、夏に青みがかった光で照らされた部屋は、より涼しく感じられます。この効果は、夏に観客を惹きつける劇場で実際に応用されています。色付きの照明器具が、その場の雰囲気や部屋の雰囲気にどのように適合するかは、実験を通してのみ十分に理解できますが、実験は非常に効果的であるため、将来の照明では「光で描く」という概念が最大限に応用されることになるでしょう。色彩は他の分野でも求められており、照明におけるその有効性と優位性を考慮すると、その潜在力が認識され、容易に活用されるようになれば、照明分野でも確実に求められるようになるでしょう。

光の表現力は風景画において常に顕著です。晴れた日には、風景の雰囲気は一日を通して変化し、夕方に向けて影が長くなるにつれて、より魅力的で心地よいものになります。砂漠の風景を描く際、画家は過度の暑さを表現したい場合、短く厳しい影を用います。これらの影は、容赦ない真昼の太陽を暗示しています。曇り空は、どこまでも憂鬱で、 晴れた日に雲が太陽を遮ると、ほとんどの人が少し憂鬱な気分になることが分かっています。自然の光 様々刻々と変化する光は、曇りから晴れまで、そして季節ごとに変化します。晴れた日には、太陽の高度に応じて影が絶えず変化します。影は正午に最も強く、長くなるにつれて徐々に薄れ、日没時には消え去ります。太陽に照らされた表面の色と影の色は、日の出から日没まで変化します。これらが光における基本的な変化ですが、様々な場面において、光の効果は雲やその場所の状況、環境によってさらに変化します。広大な屋外は、光の表現力を研究するための実りある場を提供します。

光のこの力を確信した照明専門家は、方向、分布、色を容易に制御できる人工光に目を向け、その潜在能力を引き出すことができる。室内の雰囲気や機能に適した照明を簡単に提供できるだけでなく、照明が常に状況に合うように効果に変化を与えることも可能である。自然光を研究すると、一つの大きな原則、すなわち「多様性」が明らかになる。人類はほとんどの活動において多様性を求めている。仕事は多様で、レクリエーションと交互に行われる。食事はいつも同じではない。衣服、装飾、家具は単調さから解放される。人工光の最も強力な特徴の一つは、多様性を容易に得られることである。装飾や家具の単調さから解放されるためには、相当の費用と労力がかかる。不便は避けられません。適切なコンセント、回路、そして制御装置があれば、初期投資をわずかに増やすだけで、多様な照明効果を実現できます。多様性は照明だけでなく、人生にもスパイスとなります。

照明の様々な原理は、別の章で論じる家庭の照明に容易に例示できます。教会は、照明の表現の可能性をさらによく示す例です。建築的特徴は一般的に特定の時代を特徴としており、まず第一に、照明効果を建築・装飾計画と調和させることが不可欠です。明らかに、ある種の教会の暗いステイン仕上げの天井は、光で満たされることはありません。ステイン仕上げによって暗くなっているという事実が、照明においてそのような手順を妨げているのです。信条によって特徴は明確に異なり、それはある程度、それぞれの教会の建築様式の線に例証されています。同様に、照明効果も信条や内装の雰囲気と調和させることができます。照明は常に威厳があり、印象的で、調和のとれたものとなるでしょう。高い照度で適切に照明されている教会は少なく、礼拝の精神に合致する中程度の照明の方が適切です。一部の信条では、極度の悔悛と厳粛さが支配的な色調となっています。建築は厳しい輪郭を持つ場合があり、その厳粛さや極度の荘厳さは、照明においてより強いコントラストによって表現されることがあります。ただし、これは必ずしも照明が眩しいことを意味するわけではありません。一方、ある近代の信条では、明るさが支配的な基調となっているようです。この信条の教会の広々とした内部空間は、厳格な線がなく、壁と天井は反射率が高い。強いコントラストを生じさせない拡散光による適切な照明は、信条、近代性、そして啓蒙主義を表現している。一部の教会の祭壇では、光の表現力が、信条に応じて異なる儀式に用いられている。色彩の象徴性さえも、教会の照明に適切に織り込まれることがある。

光と色の表現力は、原始人が自然と触れ合うことで生まれました。日光は暖かさと豊かな植生を意味しましたが、暗闇は活動を制限し、さまざまな危険をはらんでいました。こうして多くの連想が生まれ、無知と迷信によって拡大していきました。黄色は元来太陽の象徴であり、暖かさの象徴となりました。秋の紅葉の主色である茶色は、植生の衰えがその年の終わりと寒くて陰鬱な冬の到来を告げるため、悲しみを帯びるようになりました。春に緑が芽吹く最初の兆しは、冬の終わりと新たな豊かな夏の始まりとして歓迎されました。したがって、緑は若さと希望を象徴しました。緑は人生の春と結び付けられ、未経験を意味するようになりましたが、植生の色として緑は生命そのものを意味し、不死の象徴にもなりました。青は空の色として神々の住処、あるいは天国と結び付けられていたため、神聖な属性を獲得しました。また、青空は静寂の極みであり、この色はそれにふさわしい属性を獲得しました。

この人物に関する連想は神話に織り込まれ、確固たる地位を築きました。詩人たちは人々は自然界における光と色彩の影響を感じ取り、言葉で表現してきました。また、過去の文明の神話の多くにも光と色彩が織り込まれ、こうした繰り返しが光と色彩の表現力を確立するのに役立ってきました。初期の聖職者たちはこれらの象徴を宗教儀式に用い、建物を飾る絵画において聖人やその他の宗教的人物たちの衣装を指示しました。このように、迷信や知識不足によって知性が特に影響を受けやすかった初期の数世紀には、多くの影響が働いていました。その結果、光、色、闇の象徴が広範に生み出されました。

現時点では、光、色、そして闇が持つ本来の魅力と、連想によって獲得された属性を切り離すことは困難です。もしかしたら、光と色は本来の力を持っておらず、単に後天的な属性が慣習や共通の同意によって十分に確立されているため、そう見えるだけなのかもしれません。この点については紙面の都合上これ以上論じることはできませんが、光の表現力と印象性の存在が確立されれば、本書の主旨は達成されます。色と光には、様々な形で現れた象徴性が数多く存在しますが、それらについて論じることは本書の範囲をはるかに超えています。

心理学的調査は、光と色が人類に与える影響について多くの興味深い事実を明らかにしています。色彩そのもの、つまり使用上の連想から切り離して色を選ぶ場合、人類は色調や色調よりも純粋な色を好みます。これは、未開人が自らや周囲を飾るために色彩を用いる際に示す嗜好。文明人は、主に生活の場、つまり周囲の装飾として、色調や陰影を選択する。しかし、文明人と未開人は、純粋な色彩に対する根本的な嗜好は共通しているようで、生活における色彩の選択の違いは、文化と洗練度の違いによるものと思われる。これは興味深い発見であり、照明、特にスペクタクルや舞台照明に応用されている。

さらに、文明人が色彩そのものを選ぶ際、純粋色だけでなく、その中でも赤や青といったスペクトルの両端に近い色を好むことが確立されているようです。女性は赤を好み、青はそれに次ぐ人気ですが、男性の場合はその逆です。また、赤、オレンジ、黄色は刺激的な影響を与え、黄緑、緑、青緑は鎮静効果、青と紫は人類に抑制的な影響を与えることも十分に立証されています。これらの結果はすべて、周囲の環境や実際の使用法から切り離された色彩によって得られたものです。光と色彩の使用においては、調和と美学の法則に従わなければなりませんが、照明アーティストの感性は十分な指針となります。調和には様々な種類がありますが、一般的には類推と対比の2つの種類に分けられます。前者は色相が密接に関連する色であり、後者は補色です。光と色の調和を生み出すための簡略化された規則を提示することはできません。これらの単純化は、観察と実験を通じてその主題を十分深く調べてその複雑さを理解していない人々。

光の表現力は照明の広大な領域全体に応用されていますが、舞台はこれまでほとんど活用されてこなかった大きな可能性を秘めています。光、陰影、そして色彩が表現手段として持つ広大な可能性に目覚めた時、現代の舞台における照明効果の粗雑さ、光の潜在的可能性に関する知識の欠如、そしてこの潜在的な媒体の浅薄な利用に対して批判的な態度を抱かずにはいられません。粗雑なリアリズムと、光と色彩の属性に対する深い洞察のほぼ完全な欠如は、今日の舞台照明の最大の欠陥です。いわゆる現代演劇において、照明、装置、そして演劇の調和を実現しようと努力している、少数ながらも勇敢な舞台芸術家たちに、私たちは希望を託します。メロドラマ的な映画に群がる観客、そしてその映画が正統な舞台で上演されれば嘲笑されるであろう観客からは、彼らの存在は高く評価されませんが、現代の舞台芸術家たちは光の可能性を活用しようと努力しているのです。しかし、その中にも、何の価値も達成せず、光の力を引き出し、効果的に活用する方法を学ぶ忍耐力を持たない、偽善者がいます。照明は、科学的知識の欠如により芸術家の手によって損なわれ、美的感覚を持たない技術者によって誤用されます。照明においては、科学と芸術が結び付けられなければなりません。

いくつかの舞台芸術家たちの努力は、現代の劇場は、入場料を支払う大衆の嗜好に応えるプロデューサーの支援を欠いています。交響楽団が芸術のために支援されてきたように、現代の劇場もまずは、支援できる人々から財政的支援を得なければならない時期を経なければなりません。商業主義の泥沼から演劇制作を救い出そうと願う、価値ある有能な舞台芸術家たちを慈善団体が支援すべき時がまさに来ていると言えるでしょう。

兵士と水兵の記念碑
兵士と水兵の記念碑

帰還兵を歓迎する宝石のポータル
帰還兵を歓迎する宝石のポータル

倒れた者と帰還した者を称える人工の光

舞台照明を舞台裏から見たことのない人は、機材の粗雑さ、そして特に、リアルな効果を生み出す表面的な知性にしばしば驚かされるだろう。しかし、これらは通常、実験の結果であり、意図的な知識によるものではない。さらに、光、陰影、そして色の感情的価値についてはほとんど考慮されていない。光の洪水や光の点々は、派手な色彩効果によって変化に富んでいるが、照明と劇的な出来事の間に深い関係を見出すことはいかに稀なことか！

教会における光の表現力

これまでの議論の多くでは、現在主流となっている演劇作品は考慮されていません。なぜなら、照明効果はそれらにとって十分だからです。これらの作品では、多くの独創的なトリックや装置が用いられており、全体として照明は十分に効果的に機能しています。しかし、光の表現力を考える上で、より深い遊びこそが、光の潜在能力を活かすための媒体となるのです。こうした作品は稀であり、残念ながら、光と色彩の意味や感情的価値を理解できる舞台芸術家はさらに稀です。

現在の舞台装置は、フットライト、サイドライト、ボーダーライト、フラッドライト、スポットライト、そして多くの特殊装置で構成されています。芸術的な観点から舞台照明に対する最も厳しい批判の一つは、主光を得るためにフットライトを使用することです。フットライトは上向きに照射されるため、俳優の顔立ちが不自然で、グロテスクな印象を与えます。また、生み出される影は、現実の光と影の他の効果、そして絵画的な効果と相反するため、不調和です。このような照明の唯一の言い訳は、簡単に実現できる一方で、構造の変更を伴うため適切な照明を得るのが難しいということです。フットライトは決して放棄されるべきではありません。主光が水平より上向きに照射される場合でも、拡散光を得る上でフットライトは依然として非常に貴重だからです。フットライトが一般的に主流となっている現在の舞台照明では、光の表現力は満足できるものではありません。おそらくそれらは必要な妥協策であるが、その効果が不自然である限り、創意工夫によっても現在の欠陥を排除できないことが十分に証明されるまでは受け入れられるべきではない。

舞台全体は、光と影と色彩が織りなす、言葉と音楽が加わった動く絵画である。後者を除けば、それは光の表現であり、同じく光の表現である絵画が画家から受けるのと同じ配慮と配慮に値する。舞台装置と衣装は、光の色の変化の影響を受けるため、照明効果の観点から考慮されるべきである。実際、著者は数年前に、光と色彩を注意深く関連付けることで、光の色と背景の絵の具の色を合わせると、光の色を変えるだけで、風景を一変させることができます。このようにして、背景を動かさずに、驚くほど美しい溶​​解効果を生み出すことができます。例えば、黄色い光の下で木々が生い茂る暖かい夏の風景を、青みがかった光の下では、地面が雪に覆われ木々が葉を落とした冬の風景に変えることができます。しかし、このような成果を舞台上で実現するには、舞台裏で科学的な知識がなければなりません。

美術館は、光の表現力を活かす多様な機会を提供します。これは、絵画よりも彫刻作品に当てはまります。なぜなら、絵画は全体として扱うことができるからです。画家はほぼ例外なく日光の下で絵を描きますが、日光で照らされなければ、その絵の外観は変化し、別の絵画のようになってしまいます。日光と通常の人工光の下での絵画の外観の大きな違いは、2つの効果を素早く切り替えられる装置を用いて実証されると、実に驚くべきものです。美術館は画家の作品を展示することを目的としているため、避けられるのであれば、作品に変化を与えることは許容されるべきではありません。現代の人工昼光灯は、夜間でも日光に近い光でギャラリーを照らすことを可能にします。人工光のさらなる利点は、容易に制御でき、自然光よりも満足のいく照明が得られることです。美術館における日光のコストとその欠点を考慮すると、利点と人工昼光が相乗効果をもたらす可能性が考えられます。大規模なギャラリーでは、いずれ照明器具が取って代わるかもしれません。アーティストの作品が本当にその見た目で評価されるのであれば、照明は非常に重要です。

彫刻は光によって形作られます。彫刻家がどのような照明の下で完成した作品を誇りと満足感を持って鑑賞したかを確かめることは不可能ですが、最終的な展示場所における照明については最大限の配慮を払うことができます。彫刻の外観は、光の主方向、光源（天窓、空など）の立体角、そして散乱光の量によって決まります。主方向は影の方向を決定し、光源の立体角は影の縁の特徴に影響を与え、散乱光は影の明るさを決定します。これらの要因の変化が立体物の外観や表現に影響を与えることは明らかです。したがって、窓やその他の天窓に対する彫刻物の位置、そして周囲から反射される光の量は重要です。こうした要素を念頭に置いて美術館を訪れると、視覚という入り口を通してのみ感情を呼び起こすことができるため、見た目で訴えかけるはずの芸術品の照明が著しく無視されていることがわかります。

一世紀前、人類は光の表現力と印象的な力を宗教儀式以外で活用することなど考えもしませんでした。当時の弱々しい炎の光を、こうした力を引き出すために必要な精巧な方法で利用することは現実的ではありませんでした。人類はより切迫したニーズに関心を寄せていました。当時の芸術家たちは、自然が示す素晴らしい光の表現を見ていましたが、人工の光でこれに匹敵するなどとは夢にも思っていませんでした。今日、自然は照明効果の創出において、大きさにおいてのみ人間を凌駕しています。人間は芸術的に自然を凌駕しています。実際、芸術家が達人となるのは、自然の環境を改善できたとき、つまり、選択と排除の稀有な判断力と、技術と創意工夫によって、自然の不完全で不満足な現実を完全な調和に置き換えることができたときだけです。しかし、どこにいても自然は偉大な教師です。なぜなら、その世界は変化に富んだ無限の光の表現で満ちているからです。人類は、調和のとれた感性でこれらの光を研究するだけで、やがて美的感覚に恵まれた人々のために光の音楽を演奏することができるようになるのです。

XXIV
家の照明

家庭では、人工照明があらゆる人に影響を与えています。人工照明がなければ、家族は今日のような重要な文明化の影響力を持つことはなかったかもしれません。確かに、現代の文明人は、暖炉の火や燃える木の枝の明かりの中で夜を過ごすことを考えるだけで身震いするでしょう。

現代の照明システムが機能不全に陥り、一時的に原始的なろうそくに頼らざるを得なくなった時、家主は人工照明の重要性を痛感する。家主は自分の家から、より恵まれた隣人の家へと逃げ込んだり、あるいは無力感に苛まれ、朝、日光の恵みとともに目覚める。数本のろうそくや石油ランプが唯一の光源だった1、2世紀前の家々での幸福と憩いの場を想像することはできない。しかし、電気やガスの供給が回復すると、すぐに現代の驚くほど効率的で十分な人工照明に対して、以前のような穏やかな無関心に戻ってしまう。

最近まで人工照明は高価で、住宅所有者は他の照明利用者と同様に、適切かつ芸術的な照明についてはあまり関心を持っていませんでした。彼らの最大の目的は、コストを常に最優先に考えていたため、できるだけ照明を少なく使うことでした。照明科学は過去数世代にわたって急速に発展し、適切で効率的かつ安価な人工照明が普及した現在、人々は無意識のうちに、食料や燃料費に対するのと同じ態度で照明を見ている。この急速な発展のもう一つの帰結は、人々が現代の人工照明から喜びを引き出す方法を知らないことである。これは、中流家庭の照明を分析すれば容易に証明される。

照明コストについては別の章で論じましたが、1世紀の間に大幅に低下したことが示されています。コストの観点から見ると、照明は今や家庭における最も有望な手段となっています。平均的な世帯主は、家全体に常時照明を設置するために年間20ドル未満を支払っています。平均的な家庭は1日あたり約5セントで、現代の照明の恩恵をすべて享受しています。これは、コストが取るに足らない要素であることを十分に証明しています。

家庭照明の議論を簡略化するため、電気照明という用語を使用します。ここで解説する原理は、電気だけでなくガスにも当てはまります。ガス照明の専門家たちの創意工夫のおかげで、ガス照明は、その欠点にもかかわらず、幅広い可能性を秘めています。キッチンや地下室など、狭義の意味で照明が純粋に実用的である場所もありますが、ほとんどの部屋では、照明の美的側面、より広義には心理的側面が優先されるべきです。純粋な実用性は常に芸術的な照明の副産物であり、さらに、美的要求をすべて満たす照明効果は、グレアのないものとなります。

家庭の照明を扱う際、家主は照明効果に注意を払うべきです。しかし残念ながら、そうするように教えられていません。なぜなら、どこで助けを求めても、照明効果ではなく、器具やランプについての話ばかりだからです。しかし、これらはメーターから目への連鎖における単なる一環に過ぎません。ランプは光の量と質の観点から重要であり、器具は主に光を分配する役割を担っています。これらの細部は目的を達成するための手段に過ぎず、目的は照明効果です。もちろん、器具は目に見え、全体的な装飾や建築計画と調和する必要があるため、配線よりも重要なオブジェクトです。

家は様々な気分や場面に満ちた人生の劇場です。だからこそ、家の照明は柔軟性を持つべきです。ある程度の多様性が実現可能であるべきです。制御装置、配線、コンセント、そして照明器具が、この多様性を実現するために連携して機能するべきです。現在、平均的な住宅所有者は、照明器具を購入するまで、照明についてあまり注意を払っていません。配線の計画や承認の際には照明について考えたかもしれませんが、照明器具を購入するために照明器具販売店を訪れるまでは、真剣に検討することはあまりありません。そして残念なことに、照明器具販売店は住宅を照らしません。住宅の要件に合わせて設計された照明効果を住宅所有者に販売するのではなく、単に照明器具を販売するのです。

残念ながら、家庭で求められる照明の明確な目的を持つ照明器具はほとんどありません。入手可能な照明器具の種類は多種多様で、芸術的な作品も数多くありますが、そのほとんどは照明の観点から、照明器具のデザインには細心の注意が払われています。照明器具販売店は、照明器具を単なる物体として捉え、照明効果についてはほとんど、あるいは全く考慮していないことが、彼の会話や展示から明らかです。彼らは通常、照明器具を大量に展示し、室内に生み出される照明効果を説明しようとすることはほとんどありません。

上記の批判は、照明分野全体において、現代の光源によって開かれた大きな可能性が十分に認識されていないという事実を強調するために提示されたものです。住宅の照明設計は、配線から始まるものです。残念ながら、照明の可能性や、それを実現するために必要な配線やスイッチの要件について特別な考慮を払わない施工業者が、あまりにも頻繁に配線作業に着手しています。この時点で、住宅所有者は、両者の相対的な価値について意見を形成するよう努めるべきです。人工照明は、住宅とその家具への総投資額の2%を費やすほど重要なのでしょうか？答えは、人工照明がどの程度評価されているかによって異なります。人工照明システムが暖房設備に次ぐ重要性を持ち、これら2つが住宅内装の最も重要な要素であることを認めるならば、4%や5%はそれほど高くないと思われます。スイッチやベースボードコンセントの費用はわずかですが、その実用性や利便性により、数年で何倍にも回収できる可能性があります。

要件は部屋によって大きく異なるため、このテーマを部屋ごとに取り上げるのが最善と思われますが、議論を具体的にするために、中流階級の家を選びます。まずは重要な部屋から扱い、様々なシンプルなディテールに触れていきます。結局のところ、家の適切な照明は細部への配慮によって実現されるからです。

リビングルームは様々な用途に使われます。時には家族が静かに集まり、それぞれが読書に没頭する場所、またある時には楽しい仲間がカードゲームや会話に興じる場所などです。照明の要件は、ほんの数点の光から、大量の光まで様々です。狭いリビングルームを除けば、天井照明器具を設置するメリットは特にありません。住人が会話をしている時は、天井照明はほぼ常に視界に入りますし、読書用には、デザイン性に優れたポータブルランプに勝るものはありません。壁掛けブラケットは、明るすぎると快適とは言えません。遮光性が高い場合は、上向きに十分な光を放つことはできますが、壁や天井の隣接するスポットは明るすぎる場合が多いです。壁掛けブラケットは美しい装飾品であり、装飾的なスポットライトとして存在する価値はありますが、十分な全体照明が必要な場合には、必ずしも十分な全体照明として頼りにできるとは限りません。

原則として、建築家の図面を見る際には、部屋の家具を視覚的に把握しておくことが重要です。家具のスケールを描いた紙を切り抜いておくのも効果的です。図面にこれらの紙を貼ることで、家具を配置した部屋の様子が容易に把握でき、巾木コンセントの位置も明確になります。リビングルームの照明には、装飾的なポートライトを使用するのが最適なようです。使えるランプ。こうしたランプは、まさに照明家具と言えるでしょう。なぜなら、いつでも部屋の装飾や調度品として役立つからです。リビングルームにこうしたランプをいくつか置けば、照明の柔軟性が高まり、必要に応じて光を特定の場所に当てて、落ち着いた雰囲気にすることができます。天井や壁が明るく照らされた部屋は、薄暗い部屋よりも長時間快適に過ごせます。さらに、薄暗い部屋は読書など、集中力を高めるのに適しています。家具は必要に応じて簡単に移動でき、持ち運び可能なランプの配置も自由自在です。

このような照明は、リビングルームのあらゆる用途に使えますが、明るい照明が必要な場合を除いて、複雑な照明機構をポータブルランプのシェードの下に隠すことは簡単です。直接光だけでなく間接光も供給できるポータブルランプがいくつかあります。前者は、不快なグレアなしに天井を明るい光で照らします。このような照明装置は、2つの異なる効果とその組み合わせにより、照明に望ましい変化をもたらすため、家庭にとって最も満足のいくものの一つです。中程度の広さのリビングルームには、少なくとも4つ、できれば6つのベースボードコンセントを設置する必要があります。マントルピースにも装飾用の燭台を接続するためのコンセントが1つあると望ましく、暖炉の上のブラケットは装飾的な価値があります。天井照明器具がないと部屋の見栄えは良くなりますが、新築住宅では将来のニーズに備えて天井コンセント用の配線を設けることができます。天井照明器具がない場合使用する場合は、部屋に入るときに明かりが入るように、マントルピースブラケットまたは特定の幅木コンセントにスイッチを設けることができます。

携帯用ランプのメリットは、購入前に実際に試して確かめることができます。シェードの形状や位置によっては、読書灯として適さないものもあります。卓上ランプの実用性は、テーブルの上に置き、椅子に座って光の広がりを観察することで判断できます。フロアランプも簡単にテストできます。高さ約1.2メートルの小型フロアランプに適切なシェードを付ければ、椅子の横に置いたり、他の家具から離して移動させたりできるので、読書に最適なランプになります。背の高いフロアランプはピアノの照明としてよく使われますが、小さなピアノランプは装飾性があり、まぶしさなく楽譜を照らすのにも役立ちます。

ダイニングルームは全く異なる問題を提起します。なぜなら、その設定は非常に明確だからです。ダイニングテーブルは部屋の中で最も重要な場所であり、部屋の中で最も明るく照らされるべきです。この点は、実例を挙げれば十分に納得できます。ダイニングルームの壁掛け金具をデザインする装飾家は、美しい芸術品に興味があり、適切な照明効果には興味がありません。照明器具販売業者は、照明器具を販売する一方で、照明専門家として切実なニーズを満たすことができるとは考えていません。そのため、テーブルを明るく照らし、バランスの取れた照明効果を提供できる可能性は低く、半間接照明や間接照明器具を販売する可能性も低いのです。間接照明や半間接照明は、主に天井を明るく照らします。その結果、この明るいエリアはテーブルから注意を逸らしてしまいます。明るく照らされたテーブルは、食事をする人々の注目を集めます。光は人々を惹きつけ、部屋の残りの部分は薄暗くすることで、光で満たされたダイニングルームよりもはるかに満足のいく結果をもたらします。

ダイニングテーブルの上に吊るされた昔ながらのドームは、テーブルを照らし、部屋の残りの部分を薄暗く保つという点で、これまで非常に役立ってきました。しかし、開口部が広いため、中のランプが見えないように、かなり低い位置に吊るす必要がありました。これは目障りな照明器具であり、優れた照明効果にもかかわらず、流行遅れになってしまいました。しかし、優れた照明原理は決して時代遅れになることはなく、照明器具の好みが変わっても、その原理は新しい照明器具にも引き継がれる可能性があります。現代のドーム照明は、ランプをうまく隠せばダイニングルームに最適です。いわゆるシャワーシェードは、シェードが厚く、ランプが目立たない形状であれば、満足のいくものです。注意深い照明器具デザイナーであれば、様々な改造が容易に思いつくでしょう。ダイニングテーブルの照明原理を理解すれば、主婦でもシルクシェードで様々な工夫を凝らすことができます。いわゆる燭台 ダイニングルーム向けに広く販売されており、光を多く下向きに反射するシェードを取り付ければ、かなり満足のいく結果が得られます。半間接照明や間接照明は照明として様々な用途がありますが、ダイニングルームには適切な効果をもたらしません。

光の一部をテーブルに送り、少量の拡散光を天井に当てる特別な器具を作るのは簡単です。壁。直下型照明に昼光色ランプを使用すれば、テーブルは大変美しく見えます。この光の下では、リネンや陶磁器は白く、陶磁器の花や装飾は鮮やかな色彩を放ち、銀色は美しく、バター、パプリカ、ベイクドポテトといった様々な色のハーモニーは魅惑的です。部屋の残りの部分と食事をする人々の顔を照らす拡散光が、温かみのある黄色のランプ、あるいはこれらの光をオレンジ色のシェードを通してフィルタリングすることで得られる温かみのある色調であれば、この場所は昼光色ランプに最適です。天井照明器具には2つの回路とスイッチが必要です。トースター、パーコレーター、燭台などの電気機器を接続するための吊り下げ式プラグを簡単に設置できる場合もあります。ビュッフェには燭台を2つ設置するのが効果的ですが、通常、市販されている最小の通常電圧のランプでは明るすぎます。小型ランプを小型変圧器と組み合わせて使用​​することも、通常のランプを2つ直列に接続することもできます。ベースボードコンセントは少なくとも2つあると便利です。

これまではダイニングルームの照明について述べてきましたが、様々な照明効果を加えることで、特定の場面で大きな魅力を添えることができます。コーブや壁に取り付けた「フラワーボックス」から得られる低照度の色光は、非常に心地よいものです。部屋の周囲にコーブを設ける場合は、オレンジと青のランプをそれぞれ備えた2つの回路で、効果の大きく異なる2つの色を演出できます。この2つのランプを混ぜ合わせることで、美しいバラ色の光を作り出すことができます。この照明器具は大変満足のいく設置例です。同様の効果を得るより簡単な方法は、模造品を使用することです。壁のコンセントに差し込まれたフラワーボックス。人工の観葉植物が、これらのボックスに魅力を添えています。色付きのライトは、特別な機会に特別な効果を加えるためのもので、決して強すぎる光量にする必要はありません。ダイニングルームでは、このような珍しい効果は場違いではなく、派手である必要もありません。

サンルームはリビングルームの特徴をある程度受け継いでいますが、面積が小さいため、全体照明としては半間接照明で十分でしょう。しかし、直射光に加えて間接光を照射するポータブルランプは、読書だけでなく、必要に応じて部屋を明るく照らし出すのにも最適です。装飾用ランプや実用目的のランプを取り付けるには、幅木に2～3個のコンセントを設けるのが理想的です。サンルームは、人工の観葉植物で装飾された「フラワーボックス」型の照明器具を設置するのに最適な場所です。実際、中央の照明器具は、観葉植物で飾られた「ハンギングバスケット」のような外観になることもあります。書斎と書斎は、リビングルームで既に述べた問題とは異なり、特に問題はありません。家具の配置を慎重に検討すれば、コンセントの最適な位置が明らかになるでしょう。小さな書斎では、壁掛けブラケットを装飾的なスポットライトとして、シェードをペンダントライトにすれば読書用のランプとして使用できます。どちらの部屋にも優れた読書灯が必要ですが、装飾的な役割も果たします。本棚の上の装飾用のポータブルランプ用に壁コンセントが必要な場合があります。

寝室は、一般的には更衣室も兼ねており、照明の配置が不適切であることが多い。このようなタイプの部屋の多くでは、家具の配置は最適であり、それが決まれば窓やコンセントの位置も簡単に決められます。窓は通常、ツインベッド用にもシングルベッド用にも配置でき、配置の柔軟性という利点は明らかです。机の位置が決まれば、床から約66インチの高さ、約5フィートの間隔で、両側に1つずつ壁掛けブラケット用のコンセントを簡単に見つけることができます。ブラケットに濃い色のシェードを取り付けると、鏡の前にいる人物がまぶしさなく明るく照らされ、十分な光が天井まで届き、部屋全体を照らします。

ベースボードコンセントは、机の上や電気暖房器具で使用できる小型のポータブルランプ用に用意する必要があります。同じことは化粧台にも当てはまります。実際、ユーザーが座っているため、テーブルの上に2つの小さな装飾ランプを置く方が、高い壁掛けブラケットよりも便利です。ベッドの頭側の近く、またはベッドの間にベースボードコンセントがあれば、読書灯やその他の用途に便利です。将来的なニーズや要望に備えて、便利なスイッチで制御できる天井中央のコンセントを建物に設置することもできます。しかし、天井中央の照明ユニット1つでは、化粧台と化粧台の両方の照明を十分に満たすことはできません。実際、化粧台に対して適切に配置された2つの壁掛けブラケットは、寝室のあらゆる用途において、天井照明器具よりもはるかに優れた照明を提供します。

浴室での主な問題は、鏡の前にいる人物、特に顔を照らすことです。この点で、多くの間違いが起こります。解決策の単純さ。鏡に映る物体の像を見るためには、その物体を照らす必要がある。最も簡単な方法は、鏡の両側に5フィートの高さの小型照明装置を設置することである。顔の両側が十分に照らされ、光源は不快な影を消せるほど低い。照明装置は、フロストランプやオパールランプを取り付けたプルチェーンソケットで十分である。中央のブラケットや天井から吊り下げた単一の装置では、2つのブラケットほど満足のいくものではない。これらは浴室全体に十分な明るさ​​を与える。ヒーター、ヘアアイロン、その他の電気加熱装置を接続するには、ベースボードまたは壁のコンセントが便利である。

直接光と間接光を供給するポータブルランプで、部屋に2つの異なる雰囲気を作り出す

中流家庭では通常、小さな部屋である裁縫室は、寝室として使われることもあります。天井照明で十分な全体照明を確保できますが、裁縫作業には低いフロアランプや卓上ランプを設置できるベースボードコンセントが必要です。裁縫作業には強い局所光が必要で、目に大きな負担がかかります。このような場合は、いわゆるデイライトランプが非常に役立ちます。

ニューヨークの光
ニューヨーク市の光 高く
そびえる光の柱が暗闇に挑み、何千もの明かりのついた窓は、自然に対する人間の勝利を象徴しています

キッチンでは、コンロ、作業台、シンクなどの位置が決まれば、壁掛けブラケットの設置は簡単です。1つのブラケットが2つの用途を兼ねる場合を除き、それぞれにブラケットを設置することをお勧めします。ガスと電気の兼用器具を設置するのが一般的です。これは天井の中央から吊り下げられることが多いのですが、ガス灯は天井に近づけることができないため、器具が下方に伸びすぎて邪魔になります。さらに、中央から低い位置に光源が吊り下げられている場合もあります。天井の位置が、キッチン作業員が自分の影の中で作業する位置にある場合が多いです。天井コンセントを使用する場合は、天井に設置するコンセントを使用してください。コンビネーション照明器具は、壁にブラケットとして取り付けるのが最適です。いわゆるデイライトランプは、キッチンで重宝します。

地下室には、天井にコンセントが豊富に設置されており、地下室の満足度をさらに高めています。ロッカーごとに1つずつ、暖炉の前に1つ、そして洗濯物入れの片側上部にある大きな昼光ランプは、その価格の何倍もの価値を持っています。さらに、電気アイロンと洗濯機用の壁コンセントも大変便利です。

階段の各天井照明器具に便利な三路スイッチを設置するのがベストプラクティスです。上階ホールの巾木コンセントは装飾用ランプの接続に使用でき、また、同じ階のすべての部屋を操作できる掃除機を接続できる場所として、何倍もの効果があります。玄関ホールやポーチの天井照明器具は、便利なスイッチで操作できるものが理想的です。玄関ホールは、適切かつ芸術的な照明によって、おもてなしの雰囲気を演出できます。

コンセントや壁スイッチを十分に確保することは、それほど費用がかからず、大きな利益をもたらします。これらの供給が不足すると、 可能性照明の数は大幅に削減されています。スイッチやコンセントの配置はそれほど複雑なものではないので、家主は自分で行うこともできますし、提出された図面を批判的に検討することもできます。最大の難しさは、無関心を捨て去り、考え方や価値観を再調整することです。照明の可能性は、住宅とその家具のコストに影響を与えるほとんどの要素をはるかに上回っていると自信を持って言えます。

家主は、各部屋の要件と装飾計画を考慮した上で、販売業者が展示する照明器具から得られる照明効果の適切さを判断できる能力を備えているべきですが、必ず実演を行うべきです。販売業者に実演室がない場合は、照明を設置する部屋で実演を行うよう依頼すべきです。照明器具販売業者が照明効果を販売すべきことを認識していない場合、家主は照明効果が最優先であり、照明器具自体はほとんどの場合二次的な関心事であることを販売業者に理解させるべきです。将来の需要に備えて設置された未使用のコンセントは、必要な時に見つけられるように位置をマークしておけば、石膏で塞ぐことができます。

ポータブルランプの利点は、移動時に持ち運びできることです。実際、照明が将来、本来あるべき姿である強力な装飾媒体として認識されるようになると、照明器具は天井、壁、床のコンセントにプラグで接続される個人所有物となる可能性が高いでしょう。

白熱電球には様々な種類があります。家庭用としては、透明な電球よりも、オパール、フロスト、ボウルフロスト仕上げの電球の方が一般的に満足のいくものです。むき出しのフィラメントは目に見えないようにする必要があります。不快感や目の疲れを引き起こすだけでなく、本来であれば芸術的な効果を損ねてしまうからです。拡散電球付きの電球は、照明器具によって生じる強い影を効果的に除去します。ランプは様々な形や大きさがあり、世帯主は様々な器具の中で満足できるランプの電圧、ワット数、形状を記録しておく必要があります。マツダ昼光ランプは家庭内の様々な場所で使用され、マツダ白ガラスランプやその他の高効率ランプは真空ランプよりも多くのニーズを満たします。ブラケットやその他の純粋に装飾的な照明装置では、小型のフロストランプが最も適しています。ろうそくの炎の暖かく黄色がかった光が一般的に求められており、これは色付きのシェードで得ることができますが、通常は色付きのランプを使用する方がより満足できます。

照明は家主にとって役立つので、家主は照明に親しむことは興味深いことだろう。主婦は、織物や羊皮紙の色合いを作ることにしばしば大きな関心を抱くだろう。適切な色合いと絵付けが施された魅力的なガラス器具は、あらゆる部屋で利用できる。寝室や子供部屋では、こうした絵付けされたデザインが非常に効果的である。照明器具はランプを目から遮るものとし、ガラスであれ織物であれ、拡散媒体はグレアを防ぐのに十分な密度を持つべきである。グレアがあれば、どんな照明器具も美しくはなく、照明効果も芸術的なものにはならない。建築家と家主が、光は装飾家の媒体に匹敵する媒体であることを理解すれば、より良い照明が生まれるだろう。光は移動しやすいという大きな利点があり、適切なコンセントとコントロール装置を備え、様々な効果を生み出す器具を補えば、家主は照明を最も豊かな興味と関心の源の一つと見なすだろう。喜び。住人の好みを表現するのに大いに役立ちますが、もしそれを怠ると、せっかくの素晴らしい装飾や家具の効果を台無しにしてしまうこともあります。柔らかく拡散し、適切に配置した人工照明は、家を住みやすい家にする上で最も重要な要素の一つです。

XXV
照明は芸術ですか?
これまでの章では、光の進歩を、その知られざる黎明期から現代の活気ある青春期まで概観してきました。19世紀初頭までは進歩が緩やかでしたが、その後勢いを増し、今世紀には驚異的な進歩を遂げています。19世紀後半まで、人工照明は高価な道具と考えられていましたが、手頃な価格で十分な光を供給する近代的なランプが登場すると、その利用に注目が集まり、照明技術者が誕生しました。人工照明はもはや贅沢品ではなく、大量に使用でき、必要に応じて方向を変えたり、拡散させたり、色を変えたりできることが徐々に認識されつつあります。光の可能性はほとんど発揮されていませんが、今日の利用法は、半世紀前の文明人が抱いた最も壮大な夢をはるかに超えています。当時の単なる光は、ガス灯の発達とともにより明るい光へと変化し、科学者たちの研究によって、より明るい光は現代の適切な光へと増大しました。

50年前の原始的な炎に突然強制的に逆戻りすれば、多くの活動が麻痺してしまうことは明らかです。この輝かしく、脈動し、生産的な時代から、多くの興味と美が消え去ってしまうでしょう。人工照明の進歩のほぼすべてが過去100年間に起こり、しかもその大部分がこの時代後半に集中していることは驚くべきことです。実際、本格的な開発が始まって以来、その発展はますます勢いを増しています。あらゆる場所で現代の人工照明の素晴らしさを目にすると、その未来へと踏み出す勇気を奮い起こすのは難しくありません。

照明技師は、照明の経済的側面が注目されるようになった現代社会において、自然な進化を遂げてきました。照明技師は人類の安全、効率、そして幸福の向上に貢献し、文明社会は経済的な影響を感じ始めています。しかし、適切で効率的かつ制御可能な光の出現により、芸術的媒体としての光の可能性を引き出すことが可能となり、人工光の可能性を深く洞察する照明アーティストには今、その機会が訪れています。しかし、数年で新しい芸術が完成へと進化すると信じ込むアーティストは、失望に終わる運命にあります。なぜなら、絵画や音楽といった芸術を振り返ってみれば、理解と鑑賞は何世紀にもわたる実験と交流を通してゆっくりと発展していくことを確信できるからです。

照明はいつか芸術となるのでしょうか？照明は、美術のように、単独で人々の感情を喚起することができるようになるのでしょうか？光の力は、形や音楽、動作、言葉の助けなしに、人類を魅了するほど強力でしょうか？これらの問いには、「いいえ」と答えるよりも「はい」と答える方が安全でしょう。絵画は芸術として高い地位に達しており、この芸術は、二次光や反射光は、光と描画の組み合わせによって「主題」を構成する模倣形態によって強調される。絵画は光の瞬間的な表現であり、自然、思考、行動といった動くものの断面である。光は絵画に不可欠な資質を備えており、より広い明るさの範囲、より純粋な色彩、そして大きな可動性といった利点を持つ。照明が美術になるとすれば、建築が彫刻に近いように、照明は絵画と何らかの関連を持つことになるだろう。可動性が導入されることで、照明は継承芸術、特に音楽から何かを借用することになるだろう。

照明芸術は、現在まだ幼年期にあり、確立された芸術に頼りきりである。それはまるで、幼児がまず支えに頼って独り歩きを学ぶように。絵画における色彩の使用は、何世紀にもわたってデッサンや主題の力に支えられ、ゆっくりと発展してきた。一世紀前の風景画は、色彩がためらいがちに、そして控えめに用いられたため、単調であった。過去の肖像画の色彩は、過ぎ去った時代の華やかな衣装を単に表現したものに過ぎなかった。しかし、現代の画家は、色彩がそれ自体のために使われ始めており、画家がもはや色彩がデッサンと密接に結びつく力を持つことをためらっていないことを示している。デッサンと彩色は今や共同作業であり、後者が成熟した際に前者は後見役を放棄したのである。

照明は今や、演劇、ダンス、建築、装飾、そして音楽の伴奏となっている。照明は、時折、誰かが照明を当てる場合を除いて、背景、あるいは「雰囲気」の一部であった。 想像力と大胆さによって、光は主役を担うに至った。誕生初期においてさえ、光はほとんど何の助けもなしに、見事なパフォーマンスを見せた。爆発するロケット、パナマ・パシフィック博覧会の驚異的な効果、そして劇場の舞台で披露されたいくつかの展示は、光の可能性を垣間見せてくれる。音楽の用語で言えば、これらは光のシンフォニーのきらめきと言えるだろう。

ハーモニーとは同時性であり、この点において絵画は和音、つまり物質的媒体に固定された瞬間的な表現である。光の旋律は、音楽の旋律と同様に、連続性を必要とする。オパールの落ち着きのない色彩は、鳥のさえずりのような光の旋律を構成する。夕焼けの絢爛豪華な輝きは、その大きさと多様なムードにおいて、交響楽団とその力強さに匹敵する。自然界には、優しい和音、美しい旋律、力強い光のシンフォニーが遍在しており、この光の音楽は音楽に類似した複雑さと構造を示している。音楽、詩、そして光の間には物理的な関係はないが、議論のために既存の用語に頼ることは容易である。音の音楽と同一の色の音楽を構築しようとする者は、光の表現芸術を光の心理的効果に基づかせるのではなく、物理的な基盤から始めるという誤りを犯している。言い換えれば、光と音楽の関係は心理的な領域においてのみ存在し得るのである。

自然界の光の旋律や交響曲は、確かに心地よく、あるいは印象深いものではあるが、音楽や詩、絵画、彫刻と同じくらい魅力的なのだろうか？多くの研究者の意見は一致している。 平均的な人々の集団は否定的な返答を示すかもしれないが、この集団の総合的な意見は、色彩学者や光の素晴らしさを感じ取った芸術家の意見ほど価値があるわけではない。芸術家たちの偏見のない意見は、光は表現力豊かで印象的な媒体であるということなのだ。心理学者はおそらく、光や色の感情的価値は、素晴らしいディナーや他の多くのありふれたものの魅力とは比べものにならないと述べるだろう。しかし、彼は単色か単純な模様でしか実験しておらず、彼の主題は多数の中から多かれ少なかれランダムに選ばれている。もし彼が、光と色に対する深い鑑賞力を持つ感性を養った画家やその他の人々を調べたとしたら、どのような結論に達するだろうか？バラから落ちた紫色の花びらを拾い上げて緑の葉に置いた画家は、絶妙な音のハーモニーを聞いた音楽家と同じくらい、力強く鮮やかな色の和音に心を揺さぶられるに違いない。

音楽は文明社会において、古来より組織的に提供されてきました。現代音楽の根本的な物理的基盤は千年もの歴史を誇ります。原始的な未開人が現代の交響楽団を気に入るでしょうか？文明社会に生きる人々の大多数でさえ、交響曲の精緻な芸術よりも、現代のラグタイムやジャズを好みます。オペラや交響曲の真価を理解するには、長年にわたる教育的方法が必要です。光の表現力の素晴らしさを理解するには、近道は期待できません。今日、ほとんどの人はドラマよりもメロドラマ的な「映画」を好み、音楽の深い魅力を体験する人は比較的少数です。美術。光のシンフォニーは、一般公開されていないという理由で、その評価と理解の欠如を理由に正当に非難されるべきではない。さらに、音楽家たちが何世紀にもわたって実験を重ねてきたにもかかわらず、音楽の表現力は未だに曖昧なままである。

詩の真髄を信じるならば、夕焼け、オーロラ、そしてその他の壮大な空模様の中に自然が奏でる光のシンフォニーは、詩人に深い感銘を与えた。彼の描写を額面通りに受け止めるならば、宝石、氷晶、そして鳥の羽の虹色に輝く光の旋律は、彼の繊細な感性を喜ばせる。もし彼が真摯であれば、動き回る光は魅惑的な存在となる。

画家は光の音楽の発展に直接的な価値をほとんど与えていない。彼は瞬間的な表現にこだわる。辛抱強くそれを待ち、待っている間に自然の移ろいやすい雰囲気を理解することを学ぶ。しかし、そうした雰囲気の一つを捉えたとしても、彼は動く光の芸術にほとんど貢献していない。残念ながら、美術学校では色彩そのものについて、学生にほとんど、あるいは全く教えない。学生がそれなりに上手に描けるようになり、色彩調和の定型的な原則をいくつか理解すると、彼は過去の巨匠たちの足跡を辿るために送り出される。美術館で有名な絵画を忠実に模写したり、野原でコローの胎児のような画家になることを期待して木に忍び寄ったりする姿を見かけるかもしれない。世界は動き続け、一般の人々に居場所を与えているのは模倣者だけだ。時折、芸術家は活力を持って制作に取り組み、研究に没頭する。 二つの点で独創性を発揮しています。絵画は光の演出と同じくらい研究対象です。

最近、形を欠いた色彩の調和を生み出す実験が行われている。純粋な色彩構成の領域は確かに存在し、それは画家にとって、動きのある光の芸術へと導く領域である。今日の、この主義やあの主義を掲げる無形の絵画の多くは、光の表現力に関する単なる実験に過ぎない。無形であるがゆえに、それらは通常の意味での主題を欠き、単なる固定された光の表現に過ぎない。当然のことながら、それらは多くの批判や嘲笑を受けてきたが、理解されるまではそれ以上のものは期待できない。人類がそれらの言語を学ぶまでは理解されず、そして人類が理解できるようになって初めて理解できるようになる。言い換えれば、真摯な研究家の周りには詐欺師が集まっている。なぜなら、彼らは絵を描いて生計を立てる能力も、芸術の神秘という比較的安全な世界を捨てて、すぐに評価される現実世界へと向かう意志も持っていないからである。この追随者の軍団は可動光の技術を進歩させることはないでしょうが、さまざまな主義の基礎を形成する光の表現の原理を真摯に追求する者たちは、大いに貢献するかもしれません。

画家は、その繊細な感性によって、動く光の芸術を理解し、発展させる上で常に貢献できるだろう。しかし、彼の直接的な貢献は、純粋な色彩構成、光の心理学、あるいはより広く言えば、光の表現力における現在の実験の混沌から生まれる可能性が高い。ドレスや衣装の装飾家やデザイナーは、トゥームスは自らを「芸術家」と称するわけではありませんが、日々、光の表現力へのより深い理解につながる何かを創造しています。たとえ移動光芸術の発展に直接貢献していないとしても、少なくとも、最終的には理解力のある大衆の育成に貢献していると言えるでしょう。

芸術家は「静物画」を描き、装飾家は抽象的あるいは慣習的な形態の色彩の調和を創造し、衣装制作者は織物に色彩構成を織り込む。装飾家と衣装制作者は、芸術家の静物画よりも純粋な色彩構成に近づこうとする。後者は、主に色彩の要素を基準に対象物をグループ化したものである。黄色の要素が欲しいのに、なぜバナナにこだわる必要があるのか​​？装飾家の抽象的あるいは慣習的な形態をなぜ利用するのか？この流れをさらに推し進め、衣装制作者が用いるより曖昧な形態へと発展させないのはなぜなのか？形態をさらに完全に排除しないのはなぜなのか？これは重要な点であり、興味深い結論である。なぜなら、形態を捨て去ることは、動きのある光の芸術を夢見る人々が直面する難問の一つであったからである。

線と色彩を模倣的に用いる画家は、おそらく対象を描写する技術と、多かれ少なかれ美に対する鑑賞力を獲得している。しかし、創造性を発揮し、より高度な芸術を生み出すためには、対象に左右されることなく線と色彩を扱えるようにならなければならない。こうして、より高度な芸術である抽象芸術の発展に貢献すると同時に、純粋な色彩の調和を鑑賞するよう大衆を啓蒙する助けとなるかもしれない。こうした瞬間的な光の表現と、そこで得られた経験から、移動型色彩画家は物質的な援助を受け、彼の作品はより受容的な観客、あるいはむしろ「オプエンス（選択肢）」と呼ばれる人々に受け入れられるだろう。動く光の芸術が発展するためには、抽象芸術への嗜好の発達が必要であり、ついでに言えば、あらゆる芸術において抽象芸術への理解が不可欠である。

科学は、現状打破に大きく貢献してきました。光源や光を制御する装置を開発し、混色の物理的側面を分析し、色覚に関する膨大なデータを蓄積してきました。科学は落とし穴を指摘し、近年では光と色彩の心理学を研究することで、さらに深化させています。後者の分野は貴重な情報源として期待されていますが、結局のところ、データがない状況でも進歩を遂げる方法が一つあります。それは、動く光によって印象的な効果を生み出す試みです。こうした試みはいくつか行われてきましたが、残念ながら完成品として宣伝されてしまっています。

おそらく最も一般的な誤りは、音と色を関連付ける際に、単なる類推を強調しすぎることである。音と光の伝播は振動する性質を持つとはいえ、これは有益な類推を強調する理由にはならない。結局のところ、重要なのは心理的効果であり、物理量の関係に基づいて光波と音波の間に何らかの関連性を見出すのは不合理である。そのような関係はあまりにも表面的であるため、ここでは論じない。しかし、音楽の言語は、いかなる関連性も前提としていないという理解のもとに借用する。

視覚に関するいくつかの事実は、移動可能な光の表現に必要な発展の傾向を示すでしょう。視覚プロセスは色を合成しますが、この時点で聴覚プロセスとは大きく異なります。白という感覚は、正午の太陽光に存在するすべてのスペクトル色の比率での合成によるものかもしれませんし、黄色と青、赤と緑と青、紫と緑、その他様々な組み合わせの適切な比率での合成によるものかもしれません。赤と緑の光を混ぜると、純粋な黄色と完全に一致する色になることがあります。このように、光の混合はある程度の困難をもたらすことがわかります。例えば、訓練された耳であれば、音楽の和音の構成要素を一つずつ聞き取ることができますが、2色以上の光を混ぜると、それらは完全に融合し、結果として得られる色は通常、どの構成要素とも全く異なります。光の音楽においては、色和音の構成要素は分離しておかなければなりません。なぜなら、それらが音楽の和音のように混ざり合ってしまうと、区別がつかなくなるからです。したがって、モバイル ライトの調和の要素は、コンポーネントに異なる空間位置を与えることによって導入する必要があります。

視覚的な処理は聴覚的な処理よりも遅い。つまり、光を個別に識別するためには、音符よりも遅い速度で光が次々に現れる必要がある。耳は音楽のパッセージの最も速い演奏にも追従できるが、色が次々に速く続くと混ざり合う傾向がある。連続する色が混ざり合うこの臨界周波数、つまり速度は、構成要素の明るさとともに低下する。赤と緑が一定の速度で交互に現れる場合、色の連続率の混合率が臨界周波数を超えると、黄色に見えるようになります。つまり、どちらの成分も区別できず、一定の黄色、または明滅する明るさの黄色が見えることになります。色相は、色の明度成分よりも低い周波数で混合されます。そのため、明るさがちらつく色の混合が生じることがあります。色の連続率を変えると、さまざまな奇妙な結果が得られます。この率が低すぎて色が融合しない場合は、連続対比によって色がはるかに豊かになります。並置された色は一般に互いを豊かにすることが知られており、この現象は同時対比として知られています。連続対比は、色の強調と同様の効果を引き起こします。

音楽におけるダイナミックコントラストに似た効果は、可動式照明を用いて、光の強度、あるいは面積を変化させることによって得ることができる。メロディーは、単に照明を連続的に点灯させるだけで簡単に得られる。音質は、色の純度の変化に類似している。例えば、与えられたスペクトル色は、白色光を様々な量加えることで、多様な色調に変換することができる。リズムは、音楽、詩、模様、あるいはダンスと同様に、照明にも容易に適用できるが、可動式照明においては、その限界が既に示唆されている。しかしながら、可動式照明の技術においては、リズムのある体験はリズムのない体験よりもはるかに心地よいため、リズムは重要な役割を果たすに違いない。リズムはどこにでも溢れており、最も卑しい野蛮人から高度に教養のある人間に至るまで、リズミカルな連続ほど人類を揺り動かすものはない。

光の心理的効果は実験や観察、感情から数多く記録されている。光の価値は、他の様々な方法で確立されてきました。太陽に照らされたオパールの色の調和や美しい色の旋律を見てほとんどの人が感じる喜びの度合いは、音楽の演奏を聴くときに感じる喜びの度合いよりも低いかもしれません。しかし、もしこれが真実だとしても、落胆する必要はありません。なぜなら、絶対的な価値が人生において果たす役割は小さいからです。二つの出来事を直接比較すると、感情を喚起する力は明らかに大きく異なるかもしれませんが、人間の有機体は非常に適応力が高いため、適切な環境であれば、どちらも感情に強い影響を与えることができます。例えば、雲海の高いところで空中芸を楽しんだり、敵の塹壕に突入した人でも、夕日を眺めたり、夕暮れ時につがいに呼びかける鳥の声を聞いたりすることができます。内なる存在の驚くべき適応力は、芸術と人生の救いなのです。

コミュニティのクリスマスツリー
コミュニティのクリスマスツリー

コミュニティ歌謡祭
コミュニティ歌謡祭

地域社会における人工照明

可動式の光の演出においては、媒体にあらゆる利点を与えるのが妥当である。これは時に競合相手を排除することを意味し、時にハンディキャップを取り除くことを意味する。舞台においては、光はより理解しやすい競合相手と対峙してきた。例えば、劇においては言葉や動作は容易に理解できるため、光の有効性はさておき、作品の感情的価値において光がそれほど評価されることはなかっただろう。近年のいくつかの展覧会における音楽、ダンス、そして光の素晴らしいハーモニーでは、ダンスと音楽が光の効果を圧倒していた。なぜなら、それらは馴染みのある言語を語っていたからである。

パナマ・パシフィック博覧会
パナマ・パシフィック博覧会
人工光は装飾や建築の美しさを際立たせるだけでなく、その無限の力で人類を魅了する。

音楽を伴奏するために光を利用する試みは数多く行われており、小規模なものの中には誠実で立派なものもあったが、数年前に大いに注目を集めた大規模な展覧会は、深い考察と真摯な努力の成果とは言い難いものでした。例えば、面積が20平方フィートほどのスクリーンに投射された色とりどりの光は、カーネギーホールの交響楽団に匹敵すると期待されていました。音楽は最も遠くの聴衆にも十分な音量で届きましたが、照明効果は微々たるものに過ぎませんでした。展覧会を非難する具体的な詳細に立ち入ることはさておき、照明演出の手法は、責任者が問題に対する認識を欠いていたことを如実に示しています。

ちなみに、この軽快な伴奏付きの楽曲の作曲者は心理的に異常であったことが示されています。つまり、色覚異常の影響を受けていたということです。健常者が光や色にどの程度影響を受けるかは、まだ解明されていません。確かに、異常者同士の間にも、異常者と健常者の間にも類似性はありません。

音楽を伴奏として用いるならば、光に「雰囲気」を与える機会を与えなければならない。これは、取るに足らない一点にとどまっては不可能である。光には広がりがなければならない。さらに、透明な吊り下げ物を用いることで、形状は最小限に抑えられ、消えゆく効果は確かに魅力的となるだろう。しかし、最終的には、音楽が「聴覚の領域を満たす」のと同様に、照明効果は視界を満たすものでなければ、効果を発揮しない。音楽の伴奏として可動式の光を用いることには根本的な反対意見があり、可動式の光の芸術の未来は、その成功に頼るべきではない。音楽。音楽との関係を通して進歩するならば、多くのものが得られる。そうでなければ、音楽は単独で存在し得るため、その関係は断ち切られるかもしれない。

革命的な舞台芸術家の中には、照明に劇中の感情的な役割を与える、つまり劇の展開にふさわしい雰囲気を作り出すために照明を利用する傾向がある。彼らの中には、色彩と純粋に絵画的な効果を重視する者もいる。こうした現代の舞台芸術家は皆、複雑で写実的な舞台設定を放棄しており、その結果、光はより大きな可能性を享受している。より平凡で浅薄な演劇作品において、照明と色彩効果は幾度となく窮地を救ってきた。これらの効果は感情を深く掘り下げたものではないが、歌が凡庸で喜劇が喜劇らしくない場面に、華々しい美しさを添え、拍手喝采を呼ぶこともある。舞台における照明効果の可能性はほとんど引き出されていないが、光の表現力が舞台上でますます活用されるにつれて、可動式の照明技術はますます進歩するだろう。光、色、闇には、簡単に理解して利用できる感情的な暗示が数多くありますが、動く光をアクションと融合させるのは、その言語がわずかにしか理解されていないため困難です。

未来の動く光の構成を描写しようとするのは無駄なことです。確かに、可能性は多種多様です。夕焼けを数分間圧縮したり、乳白色の空をモチーフにしたり。単一の色調や類似した色調の強度の変化が、優しいメロディーとなるかもしれません。写実的な効果は、導入される。個々の色の表現力は、様々なモチーフを構築するための基礎となる。これらをメロディーに織り込むことで、時間と強度の両方においてリズムを導入することができる。動作を容易に示唆することができ、広い意味で目に見える色の数は、可聴音の数に匹敵する。陰影付けは音楽と同様に容易に実現でき、この芸術の発展は、機械装置や光源の不足によって阻害される必要はない。良心的な芸術家が求めれば、必要な道具はすぐに手に入るだろう。

可動式の光の芸術の未来がどうなるにせよ、光の表現力の活用はまだ始まったばかりであることは確かです。光音楽は、花火やミュージカル・レヴューの色彩効果における「ラグタイム」の段階を経なければならないのかもしれません。もしそうだとすれば、それがまさにその道を歩みつつあることを知るのは喜ばしいことです。確かに、可動性がある程度取り入れられた芸術的な照明効果の中には、既に光の表現力がより高度なレベルで機能しているものもあります。

芸術が急速に発展しなければ、他の芸術の軌跡を辿るに過ぎないでしょう。膨大な実験が必要となり、芸術家も観客も共に学ばなければなりません。しかし、もし芸術の域にまで発展したとしても、唯一のライバルは音楽でしょう。なぜなら、音楽は他に類を見ない抽象芸術だからです。物質文明は大きく進歩し、人工光は大きな影響を与えてきました。人工光こそが精神文明を最高レベルへと発展させる鍵となるのではないでしょうか。もし移動式照明が実現すれば、光が芸術となれば、それは人類の芸術における最も抽象的な成果となり、音楽とは比べものにならないほど繊細で、より幻想的なものとなるでしょう。もしこれが実現すれば、人工光はあらゆる意味で文明の灯火と呼ばれるにふさわしいものとなるでしょう。

参考文献を読む
人工照明の様々な側面に関する文献を、大げさに書誌化する試みは行いません。なぜなら、多くの雑誌に多くの論文が散在しているからです。照明工学協会の会報は、さらに詳しい情報源として最も有益な情報源です。照明エンジニア （ロンドン）には多くの興味深い記事が掲載されています。また、ドイツの照明については、ツァイトシュリフト・フュア・ベレウヒトゥングスウェーゼン（ Zeitschrift für Beleuchtungswesen ）が取り上げています。H. R. ダレマーニュは、豊富な図版を収録した精緻な『照明の歴史』を編纂しており、L. フォン・ベネシュは『照明器具の歴史』の中で、多くの精緻な図表を掲載しています。どちらの書物にも、初期の原始的なものから19世紀のものまで、照明器具や照明器具が図解されています。英語で書かれた照明に関する最新の書籍としては、ベル著『照明の芸術』、ガスター＆ダウ著『現代の照明器具と照明工学』などがあります。シュタインメッツ著「放射線、光、照明」、ルッキーシュ著「照明芸術」、ペンシルベニア大学と照明工学協会の共同主催で様々な専門家が行う講義からなる「照明工学実践」、ジョンズ・ホプキンス大学の共同主催で行われる講義シリーズからなる「照明工学に関する講義」照明工学協会、レイ著『電気サーチライトプロジェクターの範囲』、エアトン夫人著『電気アーク』、ザイドラーとラストガルテン著『電気アーク灯』、チャイルド著『電気アーク』は、アークの科学的・技術的側面を扱っています。G・B・バーハムは『白熱電球の発達』を出版しています。ルッキーシュ著の『色彩とその応用』と『光と陰影とその応用』は、照明を独自の視点から扱った2冊の本です。ルッキーシュ著の『色彩言語』は、色の表現力と印象性について確実に知られていることを提示することを目指しています。W・P・ゲルハルトは『建物におけるガス配管とガス照明のアメリカの実践』、リーズ・アンド・バターフィールドは『アセチレン』を出版しています。V・トゥルデル著の最近のフランス語版は、『電気照明とその様々な応用』を扱っています。劇場測光法や発電所などに関する書籍は数多くありますが、本書では光の位相に関する内容は取り上げていないため省略します。クリーブス著の「光エネルギー」は、光線療法や放射エネルギーの殺菌作用などを扱った大著です。個々の記事への参照は、出版物の各種索引に掲載されています。

終わり

転写者の修正リスト

位置 オリジナル 修正
章/節 ページ
第2章 18 および類似の材料 および類似の資料
第13章 167 一定レベルとして 一定のレベルで
第14章 186 炭素が崩壊する 炭素が分解する
第15章 195 ジョン・ペチャム ジョン・ペッカム
アルミでコーティングされた 合金でコーティングされた
196 様々な素晴らしい 様々な素晴らしい
200 キーを押し下げる キーが押されている
第16章 216 ほぼ倍増した ほぼ倍増した
第17章 230 この自身の無関心 彼ら自身の無関心
第23章 314 自然の照明は多様です 自然の照明は変化する
第24章 332 いわゆるカデラブラ いわゆる燭台
337 可能性 可能性
参考文献を読む 358 …劇場への応募。 …演劇への応用。
索引 364 フォトマイクログラフィー 写真顕微鏡写真
365 シーマンス シーメンス
*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「人工光：文明への影響」の終了 ***
《完》