Marconi - från trådlös telegrafi till mobiltelefoni
Den 14 maj 1897 satt fem män hopkrupna över varandra i en stor trälår vid Lavernock Point nära Cardiff på Storbritanniens västkust. Vinden ven och fick ögonen att tåras, men de fem höll ögonen på mottagaren. Från en liten holme utanför kusten hissades plötsligt en flagga, och kort därefter kunde männen höra morsetecknet för bokstaven V. Experimentet hade lyckats. För första gången hade morsetecken kunnat sändas så långt som fem kilometer utan att en tråd band samman mottagare och sändare. Mobiltelefoni, radio- och TV-sändningar härstammar alla från italienaren Guglielmo Marconis (1874-1937) experiment vid Lavernock Point.
Guglielmo Marconi insåg tidigt att det inte behövdes trådar för att sända tal och bilder från ett ställe till ett annat. Från hans experiment härstammar radio- och TV-sändningarna.
Marconis uppfinning byggde på den teori som hade lagts fram av James Clerk Maxwell (1831-1879). Maxwells teori gick ut på att elektricitet och magnetism rör sig i vågor. Och vad mera är - de skapar varandra. Finns det ett föränderligt elektriskt fält, så uppkommer ett magnetfält och tvärtom. Enligt Maxwell fanns det egentligen bara ett slags fält - ett elektromagnetiskt - och vad han talade om var inte elektricitet och magnetism utan elektromagnetism.
Maxwell menade att också ljuset är en elektromagnetisk vågrörelse och att det måste finnas andra vågor med både kortare och längre svängningstid än ljusets. Maxwell hade alldeles rätt, och när du talar i din mobiltelefon eller lyssnar på musik i den använder du just sådana vågor han förutspådde skulle upptäckas.
ANNONS
Data och fakta
1874: Guglielmo Marconi föds i Italien.
1887: Heinrich Hertz visar att elektromagnetiska vågor färdas genom luften.
1894: Marconi lyckas få en ringklocka att ringa genom trycka ner en telegrafnyckel, trots att ingen ledning går mellan klockan och nyckeln.
1895: Marconi lyckas fånga upp signaler från en sändare på 1,5 kilometers avstånd.
1897: Det lyckas Marconi att vid Lavernock Point fånga upp signaler som sänts med fem kilometers avstånd.
1901: Signaler som sänts från Europa kan fångas upp på Newfoundland i USA.
1909: Marconi får Nobelpriset i fysik.
1937: Marconi avlider, och hans hem och grav blir minnesmärken.
Hertz och megahertz
Det var tysken Heinrich Hertz (1857-1894) som först lyckades bevisa att de vågor Maxwell beskrivit verkligen fanns.
År 1887 gjorde Hertz ett klassiskt experiment. I ett hörn av sitt laboratorium satte han upp en apparat med två stora metallplattor. I ett annat hörn ställde han en anordning med en ståltråd som böjts till en ring. Ringen bröts av två små metallbitar med ett luftgap på en femtedels millimeter emellan sig.
När Hertz sände växelström genom den första anläggningen, hoppade en gnista mellan metallplattorna då strömmen nådde sin högsta styrka. Maxwells teori förutsade att ett elektromagnetiskt fält skulle bildas.
Hertz hade räknat ut att när strömmen skapade ett magnetfält i den första anläggningen skulle magnetfältet skapa ström i den andra anläggningen. Mycket riktigt kunde Hertz se gnistor hoppa mellan metallbitarna i den andra anläggningen trots att ingen ström kopplats på där.
Hertz hade skapat elektromagnetiska svängningar och dessutom kunnat fånga upp dem. Han kunde senare visa att vågorna rörde sig med ljusets hastighet, att de spred sig åt alla håll och att de gick både genom fasta kroppar och vatten.
Hertz kunde också räkna ut vågornas längd och fann att de var mycket längre än ljusvågorna. Genom sitt experiment visade han att Maxwells matematiska bevis fungerade i verkligheten.
Hertz dog endast 37 år gammal. För att hedra honom räknas frekvensen, alltså antalet våglängder per sekund, numera i hertz. När du ställer in ett program på din radio, går du efter en skala som är graderad i megahertz förkortad MHz. Mega står för miljon, och 1 MHz är alltså 1 miljon hertz. I dagens Göteborg sänds exempelvis P1 på frekvensen 89.3 MHz.
ANNONS
På trådlös väg
Många arbetade vidare på Hertz upptäckt, bland dem italienaren Guglielmo Marconi. Hans far hade gott om pengar, och sonen kunde ägna sig åt sina experiment utan att behöva bekymra sig om att själv förtjäna några. I familjens hus i Villa Griffone nära Bologna fick Marconi två rum för sina experiment. Hela dagarna satt den unge forskaren instängd och prövade olika sätt att lyckas med sin idé: att sända budskap genom luften utan ledningar.
Flera andra forskare hade förbättrat Hertz anläggning. Ryssen Popov hade uppfunnit föregångaren till antennen. Marconi fann att han kunde göra ytterligare förbättringar genom att jorda mottagarens ena del och ansluta den andra till antennen.
En natt i december 1894 väckte Marconi sin mor och bad henne skynda sig till arbetsrummet. I rummet såg mamma Marconi en ringklocka i ett hörn och en sändare i ett annat. Sonen tryckte ner en telegrafnyckel på sändaren, och klockan började ringa igångsatt av en elektromagnetisk impuls trots att ingen ledning gick mellan apparaterna.
Modern blev överlycklig, men fadern var svårare att övertyga om experimentets fördelar.
- Det finns ju andra sätt att ringa i en klocka, var hans kommentar.
Avståndet mellan klockan och sändaren var bara fyra meter, men på våren 1895 skickade Marconi ut sin bror Alfonso med en mottagare. Alfonso gick bortåt en och en halv kilometer från huset och försvann bakom en liten kulle.
Marconi satt kvar i villa Griffone med sändare och skickade iväg de överenskomna tecknen. Till sin förtjusning fick han se Alfonso komma upp på kullen och utföra en glädjedans - experimentet hade lyckats.
För att förstå hur vågorna som Marconi sände sprider sig går det att jämföra med en sten som kastats i en vattenpöl. Runt stenen bildas vågor som rör sig bort från den. På liknande sätt rör sig vågorna bort från sändaren.
Experiment i Storbritannien
Marconi behövde nu mer pengar än hans far kunde skaffa fram, men ingen i Italien var intresserad av hans idéer. 21 år gammal kom han till Storbritannien, för att göra sin militärtjänst som marinattaché vid den italienska ambassaden.
Genast vid ankomsten arresterades Marconi, misstänkt för att vara spion. De mystiska apparaterna i hans bagage var, bevis nog, ansåg en nitisk tulltjänsteman.
Marconi släpptes först sedan det brittiska telegrafverkets överingenjör Preece hade gått i god för honom. Preece försökte skapa ett system för att hålla kontakt med de olika fyrskepp som låg utanför den brittiska kusten. Marconi hade skrivit om sina experiment och Preece hade lovat att hjälpa till. Hans första insats blev nu att få loss Marconi ur fängelset. Historien blev en godbit för de brittiska tidningarna.
ANNONS
"En italienare har kommit hit med ett positiv men utan apa", skrev en tidning. Marconi blev så upprörd att han senare vägrade att söka brittiskt medborgarskap. Men samarbetet med Preece fortsatte, och den 10 maj 1897 inleddes de avgörande experimenten.
Vid Lavernock Point nära Cardiff vid Bristolkanalen sattes den första mottagaren och sändaren upp. På ön Flat Holme fem kilometer från kusten monterades den andra.
Den första dagen samlades Marconi och Preece, två engelska experter och tysken Adolf Slaby vid Lavernock Point. Flaggan hissades på ön för att markera att sändningen hade börjat, och de fem männen spetsade öronen för att försöka uppfatta något tecken. Efter två timmar avbröts försöket utan att några signaler gått fram.
Felet låg i att antennen hölls uppe av stållinor, som omslöt den som en bur och hindrade signalerna. Antennen måste förlängas och gjordes 20 meter längre. Men resultatet blev bara några otydliga tecken.
Marconi beslöt att ta ner mottagaren till stranden för att på så sätt kunna förstärka antennsignalen ytterligare. Så kom det sig att fem män den 14 maj 1897 satt hopkrupna i en trälår på grund av den starka vinden och väntade. Plötsligt kom det - tre korta och en lång - morsetecknet för bokstaven V. Marconi hade lyckats.
Sända runt jorden?
Redan en vecka efter de första proven lyckades Marconi telegrafera över en tre gånger så lång sträcka med hjälp av antenner som bars upp av drakar.
När radiovågor sänds ut från jorden, studsar de mot ett lager i atmosfären och går tillbaka mot jorden. Det är detta som gör att vi kan höra radioprogram från andra sidan jordklotet trots att jorden är rund.
Anordningen förbättrades, och snart kunde allt fler fartyg och fyrar börja installera trådlös telegraf.
Nu var frågan hur långt signalerna skulle kunna sändas. Skulle Marconis dröm om att kunna sända över hela jordklotet bli verklighet?
I december 1901 satt Marconi återigen och väntade på signaler på en blåsig kust, men den här gången i Newfoundland i Nordamerika. Nu skulle det avgörande provet ske. Var det möjligt att sända signaler från Europa till USA?
Eftersom jorden är ett klot, är ytan krökt. De flesta, bland dem Marconi själv, väntade sig därför att signalerna från Europa skulle fortsätta rakt ut i rymden. Men när tiden var inne hörde Marconi den överenskomna morsesignalen: tre korta för bokstaven s. Radiovågorna hade inte försvunnit ut i rymden.
ANNONS
ANNONS
Varför experimentet lyckats visste däremot inte Marconi. Ett par fysiker lade fram teorin att radiovågorna studsade mot jordens luftlager och återvände till jordytan. Först på 1920-talet lyckades den brittiske fysikern Appleton bevisa att teorin stämde. Radiovågorna kan studsa flera gånger mot jonosfären och på så sätt transporteras runt hela jordklotet.
När Marconi visat att det var möjligt att telegrafera trådlöst över hela världen, blev han på nytt hyllad av alla - utom det Anglo-amerikanska telegrafbolaget, som såg hela sin verksamhet hotad.
Marconi måste avbryta sina experiment på Newfoundland, eftersom bolaget hävdade att de hade ensamrätt till telegrafsändningar i Amerika. Men utvecklingen gick inte att hejda.
Så här ser en radiosändning ut på en schematisk teckning. Från mikrofonen M går talet via förstärkare och sändare till antennen. En annan antenn fångar upp sändningen, och via radioapparatens högtalare når sändningen vårt vardagsrum. I de olika stegen är det transistorer som anpassar ljudvågorna, så att de kan sändas och tas emot.
För sjöfarten fick den trådlösa telegrafin en enorm betydelse. Fartyg i sjönöd kunde nu telegrafera efter hjälp från andra fartyg i närheten.
Radion gör sitt intåg
När Marconi 29 år gammal återvände till Italien, togs han emot som ett statsöverhuvud. De väldiga folkmassor som samlats för att se honom gjorde att Marconis tåg måste stanna utanför stadsgränsen.
Marconi måste fortfarande lösa en rad problem. Ett av dem var att få mottagaren att endast ta emot den våglängd sändaren sänder. Allteftersom antalet apparater ökade blev problemet allt större. Om du på en radio inte skulle ha en viss våglängd för varje program, skulle ju alla höras samtidigt.
Marconi löste det problemet. När det hade lyckats sända telegram utan ledningar började forskare snart intressera sig för möjligheten att även sända tal och musik - vad vi i dag kallar radio. Efter första världskrigets slut 1918 arbetade Marconi med utvecklingen av radion. Redan under kriget hade han lyckats få telefonkontakt med ett krigsfartyg på fem mils avstånd.
När Marconi dog 1937, fick han statsbegravning. Hans grav och hans hem blev minnesmärken. Men Marconi blev hedrad redan i sin livstid; 1909 tilldelades han Nobelpriset i fysik.
Vem var den förste som bevisade att de elektromagnetiska vågorna existerade?
Hur bar sig Marconi åt för att förbättra den antenn ryssen Popov hade uppfunnit?
Hur kommer det sig att radiosignaler kan sändas runt hela jorden trots att jordytan är krökt?
Beskriv det experiment med vilket Hertz lyckades visa att elektromagnetiska vågor existerar.
Litteratur: Rom Harré, Great Scientific Experiments, Oxford University Press, 1983 David Eliot Brody och Arnold R Brody, Upptäckterna som förändrade världen och människorna bakom dem, Wahlström & Widstrand, 1999 Staffan Hansson, Teknikhistoria - en historia om tekniskt kunnande och dess betydelse för individ och samhälle från äldsta tid fram till 1900-talet, Studentlitteratur, 1990 Jan Hult och Bengt Nyström, Technology & industry, Science History Publ., 1992 Gordon Taylor m.fl., Uppfinningarnas historia, Det bästa, 1985
FÖRFATTARE
Text: Kaj Hildingson, journalist och läromedelsförfattare
