Morsetelegraf: selbst morsen, Schritt für Schritt

Was beim Drücken einer Morsetaste geschieht

Eine Morsetaste sieht wie ein kleiner Messinghebel mit schwarzem Knopf aus. Beim Drücken bewegt sich auf der eigenen Seite der Leitung nichts. Anderswo, am fernen Ende eines Drahtes, springt ein Hebel, und eine Stahlspitze drückt eine Rille in einen laufenden Papierstreifen. Bleibt die Taste etwas länger gedrückt, wird die Rille länger. Darin besteht die ganze Idee des Morsetelegrafen: Der Absender bestimmt, wie lange ein Strom fließt, und der Empfänger verwandelt diese Zeit in eine sichtbare Länge.

Die erste Szene oben bringt beide Enden auf einer Werkbank zusammen. Links stehen Taste und Batterie, die Leitung führt über zwei Masten, und rechts steht als Empfänger ein Schreibtelegraf: ein Elektromagnet, ein Hebel mit Schreibstift und ein vom Uhrwerk gezogener Papierstreifen. Die Taste lässt sich mit der Leertaste drücken (zuerst das Modell anklicken), mit der Maus am 3D-Knopf oder mit der runden Schaltfläche TASTE auf einem Touchscreen. Das Modell misst jeden Tastendruck, druckt ihn auf den Streifen und entschlüsselt ihn zu Buchstaben.

Sieben Szenen in einem Exponat

Die Leiste oben auf der Bühne öffnet sechs weitere Szenen. Jede einzelne Szene wird erst bei ihrer ersten Auswahl aufgebaut, damit die Seite nicht alle gleichzeitig lädt. Taste, Sendefeld, Papierstreifen und Anzeige bleiben in jeder Szene gleich. So lassen sich in allen Szenen dieselben Buchstaben geben und ihre Verarbeitung durch die verschiedenen Telegrafen vergleichen.

• Schreibtelegraf (1844): die in der ersten Szene oben beschriebene Werkbank.
• Klopfer (um 1855): dasselbe Signal als zwei Klicks, nach Gehör gelesen.
• Relais (1835 bis 1846): eine lange Freileitung, eine Batterie mit einstellbarer Größe und ein Relais, das am fernen Ende eine örtliche Batterie an den Klopfer schaltet. Ein Messgerät zeigt den Strom.
• Seekabel (1858 und 1866): das aufgeschnittene erste Atlantikkabel und William Thomsons Spiegelgalvanometer, das einen winzigen Strom in einen wandernden Lichtfleck auf einer Skala verwandelte.
• Nadeltelegraf (1837): Cookes und Wheatstones Tafel, auf der zwei von fünf Nadeln auf einen von zwanzig Buchstaben zeigen.
• Funktelegrafie (1901 bis 1912): der Funkensender eines Schiffes mit Induktionsspule, Funkenstrecke und Antenne.
• Korea (1884 bis 1891): eine Karte der ersten koreanischen Leitungen mit Masten, entlanglaufenden Impulsen und dem koreanischen Code.

Unter den Bedienelementen liegt ein Labor: ein Geschwindigkeitsrechner, ein Umwandler für die drei Codes, die Zahlen hinter den Relais- und Kabelszenen, Hörübungen, acht Aufgaben und eine Liste mit 63 Fällen samt Quellen.

Der Stromkreis aus Batterie, Taste, Leitung und Magnet

Ein elektrischer Telegraf braucht einen geschlossenen Stromkreis. Im Modell verlässt der Strom die Kupferseite einer Batterie mit zwei Zellen, erreicht das Gestell der Taste und endet dort, solange die Taste oben ist. Beim Drücken des Knopfes kippt der Hebel um seinen Drehpunkt und bringt zwei Metallkontakte zusammen. Jetzt ist der Stromkreis geschlossen. Der Strom fließt durch den Leitungsdraht zum Empfänger, durchläuft die Spulen des Elektromagneten, kehrt auf dem zweiten Draht zurück und erreicht die Zinkseite der Batterie.

Wird in den Bedienelementen „Strom“ eingeschaltet und die Taste gedrückt, bewegen sich orangefarbene Perlen nur bei gedrückter Taste im Kreis. Beim Loslassen hebt eine kleine Feder unter dem hinteren Hebelende diesen an, die Kontakte trennen sich, und die Perlen bleiben stehen.

Dieses Ein- und Ausschalten ist alles, was die Leitung übertragen kann. Es gibt keine eigene Spannung für A und eine andere für B. Der Absender kann nur die zeitlichen Abstände ändern. Deshalb besteht der Morsecode aus kurzen und langen Impulsen und den Pausen dazwischen.

Wie der Schreibtelegraf auf Papier schreibt

Am Empfangsende fließt der Strom durch zwei auf Eisenkerne gewickelte Spulen. Während er fließt, werden die Kerne zum Magneten und ziehen eine Weicheisenplatte, den Anker, auf ihre Polflächen herab. Der Anker sitzt an einem drehbar gelagerten Hebel. Zieht der Magnet ein Ende nach unten, steigt das andere. Ein stumpfer Stahlschreibstift an diesem Ende drückt von unten in den Papierstreifen, der gegen eine darüberliegende Rillenwalze gepresst wird. So entsteht eine erhabene Linie im Papier. Endet der Strom, zieht eine Rückstellfeder den Hebel zurück, und der Stift senkt sich ab.

So war auch Morses eigener Empfänger aufgebaut. Die Library of Congress beschreibt ihn als Elektromagneten mit einem Schreibstift am Ende eines Arms: Arbeitete der Magnet, prägte der Stift eine Vertiefung in einen Papierstreifen, den ein Uhrwerk daran vorbeizog. Anschließend las der Telegrafist den Streifen.

Der Papierstreifen muss mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit laufen, sonst würden ein langer und ein kurzer Tastendruck dieselbe Spur hinterlassen. Im Modell treibt eine aufgezogene Feder ein Räderwerk und zwei Vorschubwalzen an. Ein kleiner Windflügel auf der schnellsten Welle wirkt als Regler. Einige Sekunden nach dem letzten Tastendruck hält der Streifen an, als hätte der Telegrafist das Uhrwerk auslaufen lassen. „Durchsicht“ macht die Platinen des Uhrwerks durchsichtig, sodass die Zahnräder beim Drehen zu sehen sind.

Nach Gehör lesen mit dem Klopfer

Frühe Telegrafisten stellten fest, dass sie das Papier nicht brauchten. Der Anker klickte bei seiner Bewegung, und sie lernten, Punkte und Striche nach Gehör aufzuschreiben. Das dafür gebaute Instrument ist der Klopfer. Eine Zeichnung des Morseklopfers aus George Prescotts Geschichte von 1860, wiedergegeben von den Smithsonian Institution Archives, zeigt ein Instrument, das „nach etwa 1855 auf Telegrafenleitungen weit verbreitet“ war.

Ein Klopfer besitzt dieselben Teile wie ein Schreibtelegraf ohne Papier: zwei Spulen, einen Eisenanker an einem Messinghebel und eine Feder. Der Unterschied liegt am freien Hebelende. Es sitzt zwischen zwei Anschlagschrauben. Beginnt der Strom, zieht der Magnet den Hebel mit einem Klick auf den unteren Anschlag. Endet er, wirft die Feder den Hebel gegen den oberen Anschlag, mit einem zweiten, etwas anderen Klick. Der Telegrafist hört keinen langen oder kurzen Ton. Er hört zwei Klicks; die Zeit dazwischen ist der Punkt oder der Strich.

Die Klopferszene zeigt das mit einem offenen Holzkasten hinter dem Instrument. Solche Resonanzkästen verstärkten die Klicks, damit in einem geschäftigen Büro jeder Telegrafist seinen eigenen Klopfer heraushören konnte. Wird „Ton“ eingeschaltet und werden einige Buchstaben gegeben, spielt das Modell beim Absenken einen scharfen Klick und beim Anheben einen leichteren. Bei SOS sind für das erste S sechs eng aufeinanderfolgende Klicks zu hören, danach sechs weiter auseinanderliegende für O.

Punkte, Striche und die Pausen dazwischen

Der internationale Morsecode ist von der International Telecommunication Union in Empfehlung ITU-R M.1677-1 festgelegt. Sie bestimmt keine Punktlänge in Millisekunden. Sie legt Verhältnisse fest und verwendet den Punkt als Einheit:

Die Ränder des Papierstreifens tragen im Modell jede Einheit einen Teilstrich und alle fünf einen längeren. Daran lässt sich die eigene Zeichengebung mit der Regel vergleichen. Ein Punkt soll einen Teilstrich überdecken, ein Strich drei.

Hier wird SOS als drei Buchstaben gesendet. S besteht aus drei Punkten, O aus drei Strichen:

S: 1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 5 Einheiten
Buchstabenpause      = 3 Einheiten
O: 3 + 1 + 3 + 1 + 3 = 11 Einheiten
Buchstabenpause      = 3 Einheiten
S                    = 5 Einheiten
insgesamt            = 27 Einheiten

Geschwindigkeit in Wörtern pro Minute und das Wort PARIS

Telegrafisten messen die Geschwindigkeit in Wörtern pro Minute; das übliche Bezugswort ist PARIS. Mit Standardabständen dauert PARIS 43 Einheiten, und die folgenden 7 Einheiten Wortpause ergeben 50. Ein Wort pro Minute entspricht also 50 Einheiten pro Minute. Die Länge einer Einheit in Millisekunden ist deshalb:

Einheit (ms) = 60.000 / (50 × WPM)
             = 1200 / WPM

Bei 20 Wörtern pro Minute dauert ein Punkt 60 ms. Das Modell beginnt mit 8 Wörtern pro Minute; dabei dauert ein Punkt 150 ms und ein Strich 450 ms. Der Regler „Tempo“ reicht von 5 Wörtern pro Minute (240 ms lange Punkte) bis 40 (30 ms lange Punkte). Der Streifen bewegt sich im Modell immer 6 mm pro Einheit. Die Zeichen behalten deshalb bei jedem Tempo ihre Proportionen, nur die Streifengeschwindigkeit ändert sich: 40 mm pro Sekunde bei 8 Wörtern pro Minute.

Die vier 1844 gesendeten Wörter WHAT HATH GOD WROUGHT benötigen im internationalen Morsecode 189 Einheiten. Bei 8 Wörtern pro Minute sind das etwa 28 Sekunden. Im amerikanischen Morsecode, den die Leitung von 1844 verwendete, benötigen sie 171 Einheiten, bei gleichem Tempo etwa 26 Sekunden.

Der Geschwindigkeitsrechner im Labor berechnet das für beliebige Texte. Nach Eingabe eines Satzes zählt er die Einheiten im gewählten Code, rechnet sie beim aktuellen Tempo in Sekunden um und zeigt, wie vielen PARIS-Wörtern der Text entspricht. Die Aufgabe „PARIS mit 20 WPM“ prüft die umgekehrte Richtung: Sie misst die eigene Zeichengebung vom ersten Drücken für P bis zum letzten für S und rechnet die 43 Einheiten in eine Geschwindigkeit um.

Wie das Modell die Zeichengebung liest

Menschliche Zeichengebung ist nie genau. Ein Punkt kann 1,3 Einheiten dauern und ein Strich 2,6. Deshalb verwendet der Decoder im Modell den Mittelpunkt zwischen den in der Regel festgelegten Längen:

• Ein Tastendruck unter 2 Einheiten ist ein Punkt. Alles Längere ist ein Strich.
• Eine Pause über 2 Einheiten beendet das Zeichen, und die bisherigen Punkte und Striche werden in der Tabelle nachgeschlagen.
• Eine Pause über 5 Einheiten beendet auch das Wort. Der nächste Buchstabe beginnt daher nach einem Leerzeichen.

Die Anzeige zeigt jeden Schritt. „Zeichengebung“ zeigt die Punkte und Striche des gerade entstehenden Zeichens und danach die noch passenden Buchstaben. „Letzter Druck“ nennt die Dauer des letzten Tastendrucks in Millisekunden und Einheiten. Passt die zeitliche Folge zu keinem Code, schreibt der Decoder ein Fragezeichen.

Die Schwellen hängen am Regler „Tempo“. Werden Punkte immer wieder als Striche gelesen, hilft ein niedrigeres Tempo, bei dem jede Einheit länger dauert.

Beim amerikanischen Morsecode trennt der Decoder Tastendrücke bei 2, 4,5 und 7,5 Einheiten (Punkt, Strich, langer Strich, längerer Strich). Eine Pause von 1,5 bis 2,5 Einheiten behandelt er als Binnenpause eines Buchstabens. Steht der Buchstabe mit dieser Pause nicht in der Tabelle, liest er beide Hälften als zwei Buchstaben. Diesen Fehler konnte auch ein müder Telegrafist machen. Beim koreanischen Code verwendet er die internationale Zeitregel, sammelt die Buchstaben und setzt sie wieder zu Silben zusammen. Aus ㅇ ㅏ ㄴ ㄴ ㅕ ㅇ wird also 안녕.

Das Sendefeld erledigt die umgekehrte Arbeit. Nach Eingabe eines Wortes und Drücken von „Senden“ gibt das Modell es mit den genauen Abständen des gewählten Codes. Der Papierstreifen zeigt dann neben den eigenen Spuren, wie eine perfekte Zeichengebung aussieht.

Warum eine lange Leitung ein Relais braucht

Auf der Werkbank ist die Leitung weniger als einen Meter lang. Echte Leitungen bestanden aus Dutzenden oder Hunderten Kilometern Draht, und jeder Kilometer erhöhte den Widerstand. Die Relaisszene und der Leitungsrechner im Labor zeigen die Wirkung mit dem ohmschen Gesetz: Strom = Spannung / Widerstand.

Die Zahlen sind Modellwerte, rund und typisch gewählt und nicht einer bestimmten Leitung entnommen:

• Jede Zelle ist ein Daniell-Element mit 1,1 V und 1 Ohm Innenwiderstand. John Frederic Daniells ursprüngliche Zelle von 1836 gehört zur Sammlung der Science Museum Group.
• Die Leitung besteht aus 4,2 mm dickem Eisendraht mit der Erde als Rückleiter. Eisen hat einen spezifischen Widerstand von etwa 9,7 × 10⁻⁸ Ohmmeter; daraus ergeben sich 7,0 Ohm pro Kilometer.
• Ein direkt angeschlossener Klopfer hat eine Spule mit 20 Ohm und braucht 30 mA, um seinen Hebel sicher anzuziehen.
• Ein Relais hat eine Spule mit 150 Ohm, mit vielen Windungen dünnen Drahtes, und schließt bei 5 mA.

Mit 20 Zellen liefert die Batterie 22 V. Bei einer 60 km langen Leitung mit einem Klopfer am Ende beträgt der Widerstand 20 + 420 + 20 = 460 Ohm und der Strom etwa 48 mA, genug für den Klopfer. Mit längerer Leitung sinkt der Strom. Bei etwa 99 km fällt er auf 30 mA; dann arbeitet der Klopfer nicht mehr. Dazu werden 22 V durch 30 mA geteilt, die 20 Ohm der Zellen und die 20 Ohm der Spule abgezogen und durch 7,0 Ohm pro Kilometer geteilt:

km = (22 / 0,030 − 40) / 7,0
   ≈ 99 km

Mehr Zellen helfen, aber nur langsam, weil jede auch ihren eigenen Widerstand hinzufügt: 60 Zellen (66 V) erreichen etwa 303 km. Die auf echten Leitungen verwendete Lösung war das Relais. Weil es bei 5 mA schließt, betätigen dieselben 20 Zellen ein Relais in bis zu etwa 604 km Entfernung. Das Relais reicht den Leitungsstrom nicht weiter. Es schließt in der fernen Station einen Kontakt in einem zweiten Stromkreis mit eigener örtlicher Batterie und Klopfer. So schaltet ein schwacher Strom in der langen Leitung einen starken Strom in der kurzen. Eine Leitung von 1000 km braucht bei 20 Zellen ein Relais zwischen zwei Abschnitten.

In der Relaisszene lässt sich das ausprobieren. Das Messgerät zeigt den Leitungsstrom mit roten Marken bei 5 mA und 30 mA. Wird „Relais“ ausgeschaltet, liegt der entfernte Klopfer direkt an der Leitung. Bei 300 km beträgt der Strom etwa 10 mA. Mit eingeschaltetem Relais klickt der Klopfer, ohne Relais kommt nichts an, und der Papierstreifen bleibt leer. Echte Leitungen verloren auch Strom über nasse Isolatoren. Im Regen arbeiteten sie deshalb über kürzere Strecken als diese Zahlen angeben.

Die Idee stammte von Joseph Henry. Bis 1835 hatte er im Hörsaal gezeigt, dass ein elektromagnetischer Telegraf funktionierte. Die Smithsonian Institution Archives beschreiben, wie sein Relais von „Intensität“ zu „Quantität“ mit einigen Änderungen zu Morses Verfahren wurde, einen örtlichen Empfangsstromkreis mit einer Fernleitung zu verbinden. Leonard Gale zeigte Morse, wie ein Relais das Signal verstärken konnte. Morses Patent auf Empfangsmagnet und örtlichen Stromkreis wurde 1846 erteilt und stand im Mittelpunkt seiner Prozesse gegen konkurrierende Systeme. Der US Supreme Court befasste sich in seiner Sitzungsperiode vom Dezember 1853 in O'Reilly v. Morse mit Hauptstromkreis und örtlichem Stromkreis. Spätere Leitungen verwendeten Zwischenverstärker (Repeater), die das Smithsonian als Instrumente beschreibt, die Leitungsimpulse verstärkten, damit Nachrichten weiter gelangen konnten.

Das Atlantikkabel und das Quadratgesetz

Unter Wasser gibt es weder Masten noch Relais. 1858 verband ein einzelnes Kabel Valentia in Irland mit Neufundland. Seine 1867 gedruckte Beschreibung zählt die Bestandteile auf. Die Seekabelszene zeigt sie in einem vielfach überlebensgroßen Schnitt:

• ein Leiter aus 7 verdrillten Kupferdrähten mit einem Gewicht von 107 lb pro Seemeile;
• drei Umhüllungen aus Guttapercha, einem natürlichen Latex, mit 261 lb pro Seemeile;
• eine Umspinnung aus teergetränktem Hanf;
• eine Panzerung aus 18 Litzen mit jeweils 7 Eisendrähten, spiralförmig verlegt.

„Durchsicht“ macht die äußeren Schichten durchsichtig, und „Zerlegen“ zieht sie längs des Kabels auseinander.

Die Schiffe Agamemnon und Niagara trafen sich mitten im Ozean, verbanden ihre Kabelhälften und fuhren heimwärts. Laut Science Museum erreichte die Agamemnon Irland am 5. August 1858 und die Niagara Neufundland später am selben Tag. Königin Victoria und Präsident Buchanan tauschten Grüße aus. Edward Bright schrieb 1866, das Kabel habe einen Monat funktioniert. Ein Fehler etwa 270 Meilen vor Valentia ließ Strom entweichen. Die zum Durchdrücken der Signale verwendeten starken Ströme verschlimmerten ihn: zunächst die Ströme von 50 großen Zellen, später eine Leistung entsprechend 500 Zellen.

Warum brauchte ein Kabel so viel? Ein langes Kabel ist ein isolierter, von Meerwasser umgebener Draht. Es speichert über seine ganze Länge Ladung wie ein sehr langer Kondensator. Die Ladung muss durch den Widerstand des Kupfers hinein- und herausfließen. Ein an einem Ende eingespeister scharfer Impuls erscheint am anderen als langsame, flache Welle. William Thomson berechnete das 1855: Die Dauer der Impulsverbreiterung wächst mit Widerstand und Kapazität je Länge und mit dem Quadrat der Länge. Wird ein Kabel doppelt so lang, sinkt seine Höchstgeschwindigkeit auf ein Viertel.

Die Kabelszene verwendet diese Regel mit je einem Wert pro Kabel. Bright schrieb, das neue Kabel von 1865 und 1866 könne „siebzehn Wörter pro Minute übertragen“, während das von 1858 „nur drei oder vier übertragen konnte“. Das Modell nimmt 17 und 3,5 Wörter pro Minute für die 1670 Seemeilen (etwa 3093 km) von Irland nach Neufundland und skaliert sie:

WPM = 17 × (3093 / km)²

Das Kabel von 1866 überträgt somit etwa 41 Wörter pro Minute über 2000 km und etwa 10 über 4000 km. Für 20 Wörter pro Minute muss ein Kabel kürzer als etwa 2850 km sein. Das dünnere Kabel von 1858 schafft über 2000 km nur etwa 8 Wörter pro Minute.

Die Bühne leitet die Zeichengebung durch zwei Glättungsstufen mit der Zeitkonstante des Kabels und liest einen Buchstaben, wenn das empfangene Signal die Hälfte überschreitet. Eine Kurve über dem Papierstreifen zeigt Gesendetes und Empfangenes. Wird das Kabel von 1858 auf volle Länge gestellt und mit 8 Wörtern pro Minute gegeben, laufen die Impulse ineinander. Der Decoder übersieht Buchstaben, genau das Problem der damaligen Telegrafisten.

Der Empfänger ist Thomsons Spiegelgalvanometer. Bright beschreibt einen Stahlmagneten mit Spiegel, zusammen etwa ein Gran schwer, an einem Seidenfaden innerhalb einer Spule aufgehängt. Eine Lampe leuchtet durch einen Schlitz auf den Spiegel, und der reflektierte Fleck wandert entlang einer Skala. Ein für einen Klopfer viel zu schwacher Strom verdreht den Spiegel geringfügig. Der lange Lichtstrahl verwandelt den kleinen Winkel in eine mit dem Auge verfolgbare Bewegung. Die Science Museum Group besitzt das 1858 am Kabelende in Neufundland verwendete Galvanometer, gefertigt von James White in Glasgow. 1858 hielt ein Angestellter die Taste eines Schreibgeräts gedrückt, während sich der Lichtfleck bewegte. So kopierte das Papier das Licht.

Das erfolgreiche Kabel folgte 1866. Die Great Eastern lief am 13. Juli aus und erreichte Heart's Content in Neufundland am 27. Juli. Danach kehrte die Besatzung zum 1865 verlorenen Kabel zurück, fischte Ende August sein Ende auf und empfing am 2. September eine Antwort aus Irland. Bright ergänzt zwei Einzelheiten. Drei Monate lang kostete eine Nachricht mit 20 Wörtern £20, ab dem 1. November 1866 nur noch £10. Als beide Kabel einmal zu einer Schleife von 3700 Meilen verbunden waren, schickte ein Fingerhut mit etwas Säure, Zink und Kupfer Signale in wenig mehr als einer Sekunde herum. Bis 1902 vervollständigte laut Science Museum ein Kabel von Kanada nach Neuseeland ein Netz, das den ganzen Globus umspannte.

Cookes und Wheatstones Fünfnadeltelegraf

Morse war nicht der Erste. 1837 führten William Cooke und Charles Wheatstone in England einen Telegrafen vor. Die Science Museum Group besitzt ein großes Fünfnadelinstrument aus diesem Jahr. Es brauchte keinen Code. Fünf Magnetnadeln stehen nebeneinander auf einer rautenförmigen Tafel mit zwanzig Buchstaben. Zum Senden eines Buchstabens drückte der Telegrafist Tasten, die Strom durch zwei der fünf Leitungen schickten. Die beiden Nadeln schlugen entgegengesetzt aus. Ihre Enden zeigten dort auf einen Buchstaben, wo sich ihre verlängerten Linien kreuzen.

Die Geometrie ist einfach. Die Nadeln stehen in gleichen Abständen. Eine um 45 Grad nach rechts geneigte Nadel und eine um 45 Grad nach links geneigte treffen sich oberhalb der Reihe mittig zwischen ihnen, in einer Höhe gleich dem halben Abstand zwischen ihnen. Benachbarte Nadeln treffen sich knapp über der Reihe (H, I, K, L), Nadeln, die zwei Abstände auseinanderstehen, treffen sich höher (E, F, G), und das äußerste Paar ganz oben (A). Werden dieselben Paare andersherum geneigt, treffen sie sich unterhalb der Reihe (M bis Y). Zehn Paare oben und zehn unten ergeben zwanzig Buchstaben. C, J, Q, U, X und Z fanden keinen Platz, weshalb Absender sie durch andere Schreibweisen umgingen.

Ein Kurator des Science Museum schrieb 2014, die Anordnung sei Wheatstones Idee gewesen: Man brauchte keinen Code zu kennen, und die Anzeige war groß genug für eine Zuschauermenge. 1839 eröffnete ein solches Instrument den ersten öffentlichen Telegrafendienst der Welt, 13 Meilen (21 km) entlang der Great Western Railway von Paddington nach West Drayton. Die Nadelaufgabe verlangt, DRAYTON Buchstabe für Buchstabe zu schreiben.

Die Tafel hat einen Aufwand, den das Bild verbirgt: Jede Nadel hat ihre eigene Spule und ihren eigenen Leitungsdraht. Fünf Nadeln bedeuten daher mehrere Drähte zwischen den Stationen.

Funktelegrafie, CQD und SOS

Der Funk behielt Taste und Code bei und ließ den Draht weg. In der Funkszene treibt jeder Tastendruck eine Induktionsspule an. Sie verwandelt die niedrige Batteriespannung in eine Spannung, die hoch genug ist, zwischen zwei Messingkugeln überzuspringen. Der Funke versetzt die Antenne in Schwingung. Solange die Taste gedrückt bleibt, geht ein Stoß Funkwellen hinaus. Der empfangende Telegrafist hört ihn im Kopfhörer als raues, langes oder kurzes Summen.

Am 12. Dezember 1901 hörten Guglielmo Marconi und sein Assistent George Kemp auf Signal Hill in Neufundland den Morsebuchstaben S, drei Punkte, aus Poldhu in Cornwall. Ihre Antenne war ein von einem Drachen gehaltener Draht. Der IEEE-Meilenstein zu diesem Ereignis vermerkt, die Signale seien für ein Schreibgerät zu schwach gewesen. Marconi hörte sie durch einen Telefonhörer.

Bald führten Schiffe Funkgeräte mit, und jedes Unternehmen hatte seinen eigenen Notruf. Die Marconi-Gesellschaft verwendete CQD: CQ, schon der allgemeine Ruf an alle Stationen auf Drahtleitungen, ergänzt um D für Not. SOS begann in deutschen Funkvorschriften von 1905 und wurde auf der Berliner Funktelegrafenkonferenz vom 3. Oktober bis 3. November 1906 international angenommen. Es ist eine einzige Folge aus drei Punkten, drei Strichen und drei Punkten, ohne Buchstabenpausen. Man liest es als S O S, weil drei Punkte zufällig S und drei Striche O ergeben.

Am 15. April 1912 sendete die Titanic mit dem Rufzeichen MGY CQD MGY. ITU News berichtet, wie John Phillips weiterhin CQD sendete, wie es Marconi-Telegrafisten noch vorgeschrieben war, und auf Harold Brides Vorschlag das neue SOS hinzufügte. Die Katastrophe änderte die Regeln. Die Londoner Konferenz später im Jahr 1912 legte 600 Meter Wellenlänge (etwa 500 kHz) für Notrufe fest sowie drei Minuten Funkstille jeweils bei 15 und 45 Minuten nach jeder vollen Stunde. Das Übereinkommen zum Schutz des menschlichen Lebens auf See von 1914 verlangte auf jedem Schiff mit mehr als 50 Passagieren ein Funkgerät.

Der Decoder im Modell behandelt SOS wie die Vorschriften. Mit Buchstabenpausen gegeben ergibt es S, O, S. Werden neun Elemente ohne Unterbrechung gegeben, wird die ganze Folge als SOS entschlüsselt.

SOS blieb das Notsignal, bis Satellitensysteme und Sprechfunk es ablösten. Die ITU nennt als Ende seiner offiziellen Verwendung den 1. Januar 1998. In der Nacht davor sendete der Holzfrachter MV Oak SOS im Atlantik. Seine Besatzung erwies sich als sicher in Rettungsbooten. Laut International Maritime Organization wurde das weltweite Seenot- und Sicherheitsfunksystem am 1. Februar 1999 vollständig wirksam.

Internationaler Morsecode und der ältere amerikanische Code

Der in den meisten Teilen des Modells verwendete Code ist nicht derjenige, den Morse und Vail 1844 sendeten. Ihr Buchstabencode, den Alfred Vail aus Morses Zahlencode entwickelte, wurde als amerikanischer Morsecode oder Eisenbahnmorsecode bekannt. Vail versuchte, den häufigsten Buchstaben die kürzesten Codes zu geben. Er schätzte die Buchstabenhäufigkeit, indem er die Lettern in den Setzkästen einer Zeitung in Morristown, New Jersey, zählte. Deshalb ist E ein einzelner Punkt.

Der Code wurde in Europa überarbeitet. Die Bestimmungen des am 17. Mai 1865 in Paris unterzeichneten Internationalen Telegrafenvertrags machten Morsecode und Morsegeräte zum Standard für internationale Telegramme. Die ITU pflegt noch heute die internationale Fassung. Sie umfasst A bis Z, das akzentuierte É, die Ziffern 0 bis 9 und eine Reihe von Satzzeichen. Groß- und Kleinschreibung gibt es nicht. Die erste Ausgabe der Empfehlung M.1677, angenommen am 3. Mai 2004, gab auch dem kaufmännischen @ ein Zeichen: A und C direkt hintereinander, .--.-.

Der amerikanische Morsecode überlebte auf nordamerikanischen Drahtleitungen. Er unterscheidet sich in drei Punkten, die sich mit dem Bedienelement „Code“ hören und sehen lassen:

• Buchstaben mit Binnenpause. C, O, R, Y und Z enthalten einen größeren Abstand. O ist Punkt, Pause, Punkt. William Pierponts Buch über Funktelegrafie warnt, ein unachtsamer Absender könne C O R Y Z wie IE, EE, EI, II und SE klingen lassen.
• Lange Striche. L ist ein langer Strich und die Ziffer 0 ein noch längerer.
• Andere Buchstaben. J, P, Q, X und die meisten Ziffern haben andere Codes. Das amerikanische J entspricht dem internationalen C.

Für den amerikanischen Morsecode gab es keine festgelegte Zeitregel. Pierpont zitiert einen Arbeitsstandard des Telegrafisten Jim Farrior: Punkt 1 Einheit, normale Pause 1, besondere Binnenpause 2, Strich 3, L 6, Null 9, Buchstabenpause 3 und Wortpause 6. Das Modell verwendet diese Zahlen. Daher braucht WHAT HATH GOD WROUGHT amerikanisch 171 Einheiten gegenüber international 189. Die Aufgabe zum amerikanischen Code verlangt ein L, das der Decoder als langen Strich liest.

Die Codetabelle im Modell wechselt mit dem Bedienelement „Code“. Beim Geben wird jedes Zeichen hinterlegt, dessen Code mit der bisherigen Folge beginnt. Die genaue Übereinstimmung wird rot.

Koreanische Telegrafenleitungen und koreanischer Morsecode

Die erste Telegrafenleitung auf koreanischem Boden war keine koreanische. 1884 verlegte Japan für eigene Zwecke ein Seekabel von Busan nach Nagasaki. Die koreanische Regierung bemühte sich um die Einführung der Telegrafie und sandte im Herbst 1884 Kim Hak-u zum Studium nach Japan. Laut Encyclopedia of Korean Culture entwickelte er ein Verfahren, koreanische Buchstaben als Zeichen zu übertragen.

Am 28. September 1885 öffnete das Telegrafenamt Hanseong in Seoul, und die Leitung nach Incheon nahm den Betrieb auf. Es wurde von den Qing für den Betrieb der Westleitung mit Außenstellen in Incheon, Pjöngjang und Uiju eingerichtet. Die Mitarbeiter waren Chinesen; koreanische Schüler wurden bei ihnen ausgebildet. Am 18. Oktober 1885 erreichte die Leitung Uiju und vervollständigte Incheon über Seoul nach Uiju. Über China verband sie Korea mit Europa.

Danach baute die koreanische Regierung eigene Leitungen. Am 13. März 1887 gründete sie ihr eigenes Telegrafenamt. Die Südleitung von Seoul nach Busan öffnete am 9. Juni 1888 mit Außenstellen in Gongju, Jeonju, Daegu und Busan. Im Juni 1891 erreichte die Nordleitung Wonsan; sie sollte durch Hamgyeong nach Wladiwostok weiterführen. Im Chinesisch-Japanischen Krieg von 1894 übernahm die japanische Armee West- und Nordleitung. Bis 1896 wurden sie zurückgegeben.

Für die Südleitung veröffentlichte das Amt 1888 Telegrafenregeln. Sie legten Gebühren nach Sprache, Entfernung und Zeichenzahl fest, erlaubten Morsecode auf Koreanisch, mit chinesischen Schriftzeichen und auf Englisch und gaben Regierungstelegrammen Vorrang.

Der koreanische Morsecode gibt jedem der darin verwendeten 14 Grundkonsonanten und 12 Grundvokale ein Zeichen. Die Tabelle steht heute in den Betriebsvorschriften für Funkstellen, Tabelle 1. Der häufigste Vokal ㅏ hat einen Punkt, ㅓ einen Strich. ㅑ, ㅕ und ㅜ haben zwei, drei und vier Punkte. Die Konsonanten ㄷ, ㄱ, ㄴ und ㄹ lauten -···, ·-··, ··-· und ···-. Viele Zeichen entsprechen internationalen Buchstaben: ㄱ ist L, ㄴ ist F, ㅁ ist M.

Hangul wird in Silbenblöcken geschrieben, doch der Code sendet Buchstaben. Deshalb geht 안녕 als ㅇ ㅏ ㄴ ㄴ ㅕ ㅇ hinaus, 57 Einheiten. Für Doppelkonsonanten und zusammengesetzte Vokale gibt es keine Zeichen: ㄲ wird als ㄱ ㄱ gesendet, ㅘ als ㅗ ㅏ. Da jede koreanische Silbe mit einem Konsonanten beginnt (ㅇ vor einem Vokallaut), kann der Empfänger die Blöcke weitgehend eindeutig zusammensetzen. Der Umwandler im Labor zeigt die Zerlegung beliebiger koreanischer Texte. Die Koreaszene schaltet auf koreanischen Code um und sendet Impulse entlang der auf der Karte gewählten Leitung.

Q-Gruppen, CQ und Morse heute

Morsetelegrafisten entwickelten eine Kurzschrift. Q-Gruppen bestehen aus drei Buchstaben mit festgelegten Bedeutungen, aufgeführt von der ITU in Empfehlung M.1172. QRS bittet die Gegenstation, langsamer zu senden; der zugehörige Fall im Labor senkt das Tempo. CQ, ein allgemeiner Anruf an alle Stationen, stammt laut ITU News aus der Drahttelegrafie.

Die internationalen Amateurfunkregeln änderten sich 2003. Bis Juli 2003 verlangte die Vollzugsordnung für den Funkdienst im Allgemeinen von Bewerbern um eine Amateurfunklizenz den Nachweis, Morse senden und empfangen zu können. Danach durften Länder die Prüfung abschaffen. Mit der Anordnung FCC 06-178 beseitigte die US Federal Communications Commission die Morseprüfung für jede Amateurfunklizenz.

Morse lebt auch in der Luftfahrt weiter. Das Aeronautical Information Manual der Federal Aviation Administration sagt, die einzige sichere Identifikation eines VOR-Funkfeuers sei seine Morsekennung. Ein Funkfeuer in Wartung könne stattdessen T E S T senden.

Die letzten Telegramme

Telegrammdienste schlossen einer nach dem anderen. Western Union in den USA beendete seinen Telegrammdienst 2006. Indiens staatlicher Telegrammdienst sendete am 14. Juli 2013 seine letzte Nachricht, als er noch etwa 5000 Telegramme täglich beförderte. Die Deutsche Post stellte den Dienst am 1. Januar 2023 ein.

In Korea beendete KT den internationalen Telegrammdienst am 8. April 2018 und den Telegrammdienst 115 am 15. Dezember 2023, 138 Jahre nach der Leitung von 1885. Damals, berichtete Yonhap, diktierte ein Anrufer die Nachricht telefonisch. Sie ging per Telex an ein Postamt nahe dem Empfänger, und ein Bote stellte sie zu. Weil jedes Wort Geld kostete, strichen die Absender jedes entbehrliche Wort.

Die letzte kommerzielle maritime Morsenachricht aus Nordamerika, gesendet von Globe Wireless am 12. Juli 1999, endete mit denselben vier Wörtern wie die erste Nachricht von 1844.

Wie sich das Modell von echten Geräten unterscheidet

Das Modell ist klein, und einige seiner Teile sind vereinfacht:

• Die Werkbankleitung ist kürzer als ein Meter. Die Leitung von 1844 verlief über etwa 40 Meilen (64 km). Relais- und Kabelszene zeigen lange Leitungen mit Modellzahlen, nicht die Werte einer bestimmten historischen Leitung.
• Das Modell der Leitung lässt die Verluste über nasse Isolatoren und den Erdwiderstand weg und behandelt jede Zelle als 1,1 V und 1 Ohm.
• Das Kabelmodell skaliert je Kabel eine Geschwindigkeit mit dem Quadrat der Länge und verwendet zwei Glättungsstufen. Ein echtes Kabel verbreitert einen Impuls in anderer Form. Später sendeten Telegrafisten zur Unterstützung wechselnde Ströme.
• Der Anker folgt der Taste mit wenigen Millisekunden Verzögerung, damit seine Bewegung sichtbar ist.
• Die Nadeltafel zeigt einen Buchstaben beliebig lange. Echte Telegrafisten hielten die Tasten nur so lange wie nötig.
• Funkengeräusch und Funkringe veranschaulichen den Vorgang, simulieren aber keine Funkwellen.
• Die Koreakarte verwendet eine vereinfachte Küstenlinie.

Morse, Vail und die Leitung von 1844

Samuel Morse war Maler und wandte sich in den 1830er-Jahren dem elektrischen Telegrafen zu. Der Mechaniker Alfred Vail aus Morristown, New Jersey, arbeitete seit September 1837 mit ihm. In den dortigen Speedwell Ironworks seiner Familie wurde die Maschine gebaut und im Januar 1838 vorgeführt. Viele Darstellungen schreiben Vail einen großen Anteil daran zu, die Idee in funktionierende Geräte umzusetzen. Morses am 20. Juni 1840 erteiltes US-Patent 1647 nennt die Erfindung „American Electro-Magnetic Telegraph“.

Der Kongress bewilligte 1843 $30.000 für eine Versuchsleitung zwischen Washington und dem 40 Meilen entfernten Baltimore. Der Senat verabschiedete das Gesetz in den letzten Stunden der Sitzungsperiode. Morse und Vail vollendeten sie im Mai 1844. Am 24. Mai 1844 sendete Morse „What hath God wrought“ aus dem Saal des Supreme Court im Kapitol an Vail im Mount-Clare-Bahnhof der Baltimore and Ohio Railroad in Baltimore. Annie Ellsworth wählte die Worte aus dem vierten Buch Mose (23:23). Ihr Vater, Patentkommissar Henry Leavitt Ellsworth, war mit Morse befreundet.

Laut Library of Congress entstanden an jenem Tag vier Streifen: die ausgehende Nachricht in Washington, die eingehende in Baltimore, Vails Wiederholung zurück aus Baltimore und ihre Aufzeichnung in Washington. Bis auf einen, Vails ausgehenden Streifen, sind alle nachgewiesen. Annies Streifen kam 1922 in die Bibliothek. Das Smithsonian besitzt einen Streifen vom 25. Mai, den Vail Morse am folgenden Tag als Andenken schickte.