Луч маяка, сопоставимый по яркости с далёкой звездой, не начинается с чрезвычайно мощного источника света. В его основе лампа, близкая по параметрам к автомобильным фарам, а затем вступают в дело физика и геометрия. Главную роль играет геометрическая оптика: система линз и зеркал, которая улавливает свет, изначально расходящийся во всех направлениях, и принудительно формирует из него чрезвычайно узкий луч.
Ключевой элемент системы – линза Френеля, составная конструкция из кольцевых секций, имитирующая огромную выпуклую линзу при значительно меньшей массе стекла. Концентрируя свет в узкий конус, она резко уменьшает расходимость луча и как бы «переигрывает» закон обратных квадратов. Вместо того чтобы одна и та же энергия распределялась по поверхности сферы, большая часть фотонов сосредотачивается в тонком пространственном слое, который остаётся различимым на расстоянии более двадцати миль.
Оставшуюся часть задачи решает геометрия Земли. Маяк располагают достаточно высоко, чтобы линия прямой видимости проходила над кривизной морской поверхности и тем самым расширяла геометрический горизонт. Атмосферная рефракция, связанная с изменением плотности воздуха, слегка изгибает траекторию луча вниз, добавляя небольшой запас к дальности. В итоге сравнительно скромный световой поток превращается в дальнобойный навигационный сигнал, который кажется гораздо ярче самой лампы, его породившей.
