Was bedeutet SOS? Wer hat das Radio erfunden?

In Kriegsfilmen sieht man oft einen Funker, der Telegramme mit einem „Piep-Piep“-Geräusch sendet. Viele Menschen wissen auch, dass SOS ein Notsignal ist. Wissen Sie, wie der Telegraph funktioniert? Wer hat zur Erfindung der drahtlosen Telegrafie beigetragen? Warum verwenden Menschen SOS als Notsignal?

1. Maxwell: Der Prädiktor elektromagnetischer Wellen

Wir haben bereits erwähnt, dass Faraday das Phänomen der elektromagnetischen Induktion entdeckte, elektrischen Strom durch Magnetfelder erzeugte und den Generator erfand. Aber warum erzeugt ein Magnetfeld elektrischen Strom? Faraday hatte nicht darüber nachgedacht. Da Faradays Familie in seiner Jugend arm war, brach er die Grundschule nach nur zwei Jahren ab. Seine großen Erfolge verdankte er seiner Liebe zur Wissenschaft und seinem Fleiß. Daher war Faraday in Mathematik nicht besonders gut. Er drückte physikalische Gesetze immer gern bildlich aus, fand es jedoch schwierig, seine großen Entdeckungen in der Sprache der Mathematik zu erklären.

Zu dieser Zeit trat eine weitere große Persönlichkeit auf den Plan: Maxwell.

Maxwell

Maxwell war 40 Jahre jünger als Faraday. Als Maxwell im Alter von 23 Jahren gerade sein Studium an der Universität Cambridge abgeschlossen hatte, las er Faradays wissenschaftliche Arbeiten. Er war von Faradays tiefgründigen Gedanken angezogen und entschlossen, Faradays Mängel mithilfe der Mathematik auszugleichen. Ein Jahr später veröffentlichte er seine erste Arbeit über Elektromagnetismus und führte eine ausführliche Diskussion mit Faraday.

Faraday war ein großer Wissenschaftler und ein Mann von edlem Charakter, dem der wissenschaftliche Nachwuchs besonders am Herzen lag. Er sagte zu Maxwell: „Beschränken Sie sich nicht darauf, meine Ideen mathematisch zu erklären, sondern seien Sie innovativ.“ Mit der Ermutigung der älteren Generation wissenschaftlicher Meister gelang es Maxwell schließlich, die Maxwell-Gleichungen vorzuschlagen und wurde zum größten Physiker zwischen Newton und Einstein.

Maxwell dachte: Die Entstehung von elektrischem Strom beruht auf der Bewegung elektrischer Ladungen, und nur elektrische Felder können elektrische Ladungen antreiben. Er spürte deutlich, dass das sich ändernde Magnetfeld nicht direkt elektrischen Strom erzeugte, sondern stattdessen ein elektrisches Feld im umgebenden Raum erzeugte. Befände sich in der Nähe des elektrischen Feldes ein Leiter, würde ein elektrischer Strom entstehen.

Maxwell dachte außerdem, dass, da Elektrizität und Magnetismus eng miteinander verbunden sind und ein sich änderndes Magnetfeld ein elektrisches Feld erzeugen kann, ein sich änderndes elektrisches Feld auch in der Lage sein sollte, ein magnetisches Feld zu erzeugen. Wenn wir beispielsweise einen Kondensator, der aus zwei Metallplatten besteht, mit Wechselstrom verbinden, entsteht im Kondensator aufgrund der wiederholten Spannungsänderungen des Wechselstroms ein sich änderndes elektrisches Feld.

Noch erstaunlicher ist, dass das durch das sich ändernde elektrische Feld erzeugte Magnetfeld, wenn es sich weiterhin ändert, zusätzlich ein elektrisches Feld erzeugt. Auf diese Weise können sich die oszillierenden elektrischen und magnetischen Felder gegenseitig anregen und sich weit ausbreiten, wodurch eine wellenartige Substanz entsteht, die als elektromagnetische Welle bezeichnet wird.

Maxwell berechnete, dass die Geschwindigkeit elektromagnetischer Wellen genau der Lichtgeschwindigkeit entspreche, und stellte daher die kühne Vorhersage: Licht ist eine elektromagnetische Welle. Leider hat er die von ihm vorhergesagten elektromagnetischen Wellen nicht persönlich bestätigt. Im Jahr 1879 starb Maxwell im Alter von 48 Jahren in Cambridge an einer Krankheit. Und in diesem Jahr wurde Einstein, der größte Wissenschaftler des 20. Jahrhunderts, geboren.

2. Hertz: Experimentelle Bestätigung elektromagnetischer Wellen

Der wissenschaftliche Staffelstab wurde an den deutschen Wissenschaftler Heinrich Rudolf Hertz übergeben.

Heinrich Rudolf Hertz

Während seines Studiums an der Universität Berlin beschäftigte sich Hertz unter Anleitung seines Mentors Helmholtz mit Maxwells elektromagnetischer Theorie und war entschlossen, Maxwells Ansichten durch Experimente zu bestätigen. Im Jahr 1888 entwarf Hertz ein experimentelles Gerät und untersuchte sorgfältig die Wellenlänge, Frequenz und andere Informationen der Welle. Er kam zu dem Schluss, dass die Geschwindigkeit der Welle der Lichtgeschwindigkeit entsprach, was völlig mit Maxwells Vorhersage übereinstimmte. Zu diesem Zeitpunkt wurden elektromagnetische Wellen vollständig vom Menschen bestätigt. Hertz‘ Experiment bestätigte nicht nur Maxwells elektromagnetische Theorie, sondern ebnete auch den Weg für die Entwicklung von Radio, Fernsehen und Radar. Die Mobiltelefone, ohne die wir heute nicht leben können, übertragen Informationen über elektromagnetische Wellen.

Die Verwendung von Funk zur Signalübertragung bietet viele Vorteile. Beispielsweise können sich mechanische Wellen im Vakuum nicht ausbreiten. Wenn wir im Universum schreien, können andere uns nicht hören. Elektromagnetische Wellen können jedoch im Vakuum übertragen werden. Daher müssen Astronauten auf dem Mond auch dann Funkverbindungen nutzen, wenn sie sich sehr nahe sind. Funksignale werden sehr schnell übertragen. Wenn wir aus New York, USA, einen Satz rufen, dauert es neun Stunden, bis die Menschen in Peking ihn hören, selbst wenn er ungehindert übertragen wird. Radiowellen hingegen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und können nahezu augenblicklich um die ganze Welt übertragen werden. Darüber hinaus lassen sich elektrische Signale leichter verstärken und verarbeiten als mechanische Signale. Seit der Entdeckung elektromagnetischer Wellen erforschen die Menschen die Nutzung des Radios zur Kommunikation.

3. Die Erfindung der drahtlosen Telegrafie

Die Menschen nutzten kabelgebundene Telegrafen, bevor elektromagnetische Wellen entdeckt wurden. Allerdings war diese Methode mit zahlreichen Problemen verbunden, beispielsweise beim Verlegen von Leitungen und bei der Wartung, sodass die drahtlose Telegrafie für viele Wissenschaftler und Geschäftsleute auf der Tagesordnung stand. Drei Wissenschaftler haben zur Erfindung der drahtlosen Telegrafie beigetragen: der serbisch-amerikanische Wissenschaftler Nikola Tesla, der italienische Wissenschaftler Marconi und der russische Wissenschaftler Popov.

Im Jahr 1893 führte Nikola Tesla in St. Louis im US-Bundesstaat Missouri erstmals öffentlich die Funkkommunikation vor und erhielt 1897 in den USA ein Patent für die Funktechnologie. Das US-Patentamt widerrief das Patent jedoch im Jahr 1904. Dieser Schritt soll darauf zurückzuführen sein, dass Tesla zu sehr von seinem Traum einer neuen Technologie zur drahtlosen Übertragung elektrischer Energie zum Nutzen der Menschheit besessen war und den dringenden Bedarf der Kapitalisten an drahtloser Telegrafie ignorierte. Bei diesen Kapitalisten könnte es sich um Thomas Edison, Andrew Carnegie, Morgan und andere gehandelt haben, und sie haben einem neuen Wissenschaftler, dem Italiener Marconi, ein Friedensangebot gemacht.

Im Jahr 1901 überquerte Marconis Radiobotschaft erfolgreich den Atlantik von England nach Neufundland in Kanada. Im Jahr 1909 kam das Radio erstmals zum Einsatz. Ein Dampfschiff wurde durch eine Kollision zerstört und sank auf den Meeresgrund. Dank des Funkgeräts konnten die meisten Besatzungsmitglieder gerettet werden. Im selben Jahr erhielt Marconi den Nobelpreis. Marconi war weltweit als Vater des Radios bekannt.

Fast zur gleichen Zeit erfand der russische Wissenschaftler Popov auch das Rundfunkgerät – das Radio. Außerdem installierte er eine Antenne am Radio, die erste Antenne in der Geschichte der Menschheit. Im Jahr 1896 übermittelte Popov auf der Jahrestagung der Russischen Physikalisch-Chemischen Gesellschaft offiziell eine Botschaft per Radio. Der Inhalt der Nachricht lautete „Heinrich Hertz“, um seinen Respekt für Hertz auszudrücken.

In verschiedenen Ländern gibt es unterschiedliche Meinungen darüber, wer das Radio zuerst erfunden hat. Auch innerhalb eines Landes ändern sich die Aussagen ständig. Obwohl die Vereinigten Staaten Teslas Patent im Jahr 1904 widerriefen und es stattdessen Marconi zusprachen, widerrief der Oberste Gerichtshof der USA Jahrzehnte später im Jahr 1943 Marconis Patent und urteilte dennoch, dass Tesla der Erfinder des Radios sei. Auf jeden Fall sind sie alle großartige Wissenschaftler, die unserer Welt unendlichen Komfort beschert haben.

4. Morsecode

Das Grundprinzip der drahtlosen Telegrafie ist sehr einfach. Wenn der Sender an die Stromversorgung angeschlossen wird, erzeugt er einen elektromagnetischen Impuls unterschiedlicher Länge. Nachdem sich die elektromagnetische Welle zum Empfangsende ausgebreitet hat, wird sie vom Empfänger erkannt. Die ursprünglichen Funksignale wurden alle in Form eines Morsecodes übertragen. Dies liegt daran, dass der Morsecode englische Buchstaben und Zahlen in zwei Zustände kodiert: Punkte und Linien. Die Kodierung ist einfach und leicht zu übertragen. In Kriegsfilmen sieht man oft Funker, die „Piep, Piep“ auf Knöpfe drücken, also mit Morsezeichen Telegramme senden.

Das bekannte Notsignal SOS hat an sich keine Bedeutung, außer dass es im Morsecode sehr einfach dargestellt wird: drei Punkte, drei Striche und wieder drei Punkte. Aus diesem Grund wurde es von der International Radiotelegraph Convention Organization als international anerkanntes Notsignal bezeichnet.

Der Telegrafist wandelte die Informationen zunächst in Morsecode um und sendete dann nach bestimmten Regeln lange und kurze Radiosignale über ein Telegrafengerät aus, das dem in Hertz' Experiment verwendeten ähnelte. Der Empfänger verwendet dasselbe Gerät zum Empfangen des Signals und wandelt den Signalcode dann manuell in Textinformationen um. Natürlich ist diese Methode der Informationsübertragung nicht sehr effizient, aber vor 100 Jahren war sie bereits die fortschrittlichste Kommunikationsmethode. Um im 20. Jahrhundert ein Telegramm verschicken zu können, musste man sich im Telegrafengebäude anstellen. Die Gebühren richteten sich nach der Anzahl der Wörter, daher musste der Inhalt so einfach wie möglich geschrieben sein.

Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts nutzten einige Gebiete unseres Landes noch Telegrafen zur Kommunikation. Mit dem Beginn des 21. Jahrhunderts und der zunehmenden Verbreitung von Kommunikationsmethoden wie Telefon und Internet zog sich der Telegraf allmählich aus dem Bereich der zivilen Kommunikation zurück.

Heute sind Morsecode und drahtlose Telegrafie für manche Hobbyisten zu Spielzeugen geworden, und manche Menschen empfinden die Verwendung von Morsecode zur Kommunikation als etwas ganz Besonderes.

ENDE

Quelle: Herr Li Yongle