图 14老机器馆
莫尔斯电报机:亲手按键逐步体验
1844 年 5 月 24 日,美国国会大厦中的电键,让约 40 英里(64 km)外巴尔的摩的纸带印上了点和划。
这台设备无法显示 3D 模型。下面的讲解步骤可以直接阅读文字。
1 / 19 同一房间的电报机左侧电键与右侧记录器,通过两根电杆上的导线连接。1844 年,同类线路从华盛顿延伸约 40 英里(64 km)到巴尔的摩。模型正在发送 SOS。点击模型,再按住空格键自行发报。舞台顶部的栏可打开另外六个场景。
拖动可旋转,滚轮或双指缩放。
按下电键时发生了什么
电键看起来像一根带黑色旋钮的小黄铜杠杆。按下它,线路这一端并没有什么东西移动。但在导线另一端,某根杠杆会跳动,钢针在不断移动的纸带上压出一道凹痕。按住电键的时间稍长,凹痕也就更长。莫尔斯电报机的原理就是这样:发报者控制电流持续的时间,接收机把这段时间变成看得见的长度。
上方第一个场景把线路两端放在同一张工作台上。左侧是电键和电池,线路经过两根电杆,右侧的接收机是记录器,由电磁铁、装有压针的杠杆和发条机构牵引的纸带组成。你可以按空格键操作电键(先点击模型),也可以用鼠标按下 3D 旋钮,或在触摸屏上按圆形的「电键」按钮。模型记录每次按下的时长,在纸带上留下痕迹,并解码成字母。
一个展品中的七个场景
舞台顶部的栏可以打开另外六个场景。每个场景在第一次选中时才创建,所以网页不会一次加载全部场景。电键、发送框、纸带和读数在各个场景中保持一致,你可以发送相同的字母,观察不同电报机如何处理它们。
- 记录器(1844):就是前面介绍的工作台。
- 音响器(约 1855):把同一个信号变成两声咔嗒声,靠耳朵接收。
- 继电器(1835 至 1846):电杆上的长线路、可调节节数的电池组,以及在远端接通本地电池与音响器的继电器。仪表显示电流。
- 海底电缆(1858 和 1866):剖开的第一条大西洋电缆,以及 William Thomson 的反射式检流计,它把微弱电流变成沿刻度移动的光点。
- 指针电报机(1837):Cooke 和 Wheatstone 的字母板,五根指针中两根指向二十个字母中的一个。
- 无线电报(1901 至 1912):船上的火花发射机,带有感应线圈、火花隙和天线。
- 朝鲜半岛(1884 至 1891):朝鲜半岛早期电报线路地图,上面有电杆、沿线移动的脉冲,以及韩文电码。
控件下面是实验室:速度计算器、三种电码的转换器、继电器与电缆场景的计算数据、听音接收练习、八项任务,以及附有来源的 63 个案例。
电路:电池、电键、线路与磁铁
有线电报需要闭合回路。在模型中,电流从两节电池的铜极出发,流到电键支架;电键抬起时,电流到此为止。按下旋钮,杠杆绕支点倾斜,使两个金属触点接触。回路现在闭合了。电流沿线路导线到达接收机,绕过电磁铁线圈,再通过第二根导线回到电池的锌极。
在控件中打开「电流」并按下电键:只有电键按下时,橙色小球才沿回路移动。松手后,杠杆后部下方的小弹簧将它抬起,触点分开,小球停止。
线路能传递的只有这种通断变化。并不存在一种电压代表 A、另一种代表 B 的情况。发报者唯一能改变的是时间,因此莫尔斯电码由长短脉冲及其间的静默组成。
记录器如何在纸上留下痕迹
在接收端,电流经过绕在铁芯上的两个线圈。通电时,铁芯成为磁铁,把一块软铁片,也就是衔铁,吸向磁极端面。衔铁固定在绕支点转动的杠杆上,所以磁铁向下拉动一端时,另一端就升起。装在这一端的钝钢压针向上顶入纸带,纸带则被压向上方的带槽滚轮。这样,纸上就形成了一条凸线。电流停止时,复位弹簧拉回杠杆,压针随之落下。
莫尔斯本人的接收机采用的就是这种结构。Library of Congress 将它描述为一块电磁铁,臂端装有压针:磁铁工作时,压针在发条机构带动经过的纸带上压出凹痕,然后由报务员读取纸带。
纸带必须匀速移动,否则长按和短按会留下相同痕迹。模型中,上紧的弹簧驱动齿轮组和一对送纸滚轮,最快转轴上的小风扇充当调速器。最后一次按键几秒后,纸带停止,仿佛报务员让发条机构自行耗尽。「查看内部」会使发条机构的夹板透明,让你看见齿轮转动。
靠耳朵接收:音响器
早期报务员发现,自己并不需要纸带。衔铁移动时会发出咔嗒声,他们学会了凭听觉把点划写下来。专门为此制造的仪器就是音响器。Smithsonian Institution Archives 转载了 George Prescott 的 1860 年历史著作中的莫尔斯音响器图,图中展示的仪器「约 1855 年以后广泛用于电报线路」。
音响器与去掉纸带的记录器部件相同:两个线圈、黄铜杠杆上的铁衔铁,以及弹簧。区别在于杠杆的自由端,它位于两颗限位螺钉之间。电流开始时,磁铁把杠杆向下吸到下限位处,发出一声咔嗒;电流停止时,弹簧将它弹向上限位处,发出第二声略有不同的咔嗒。报务员听到的不是长音或短音,而是两声咔嗒,两声之间的时间才代表点或划。
「音响器」场景展示了这一过程,仪器后面还有一个敞口木箱。这类共鸣箱能放大咔嗒声,让繁忙办公室里的每位报务员分辨自己的音响器。打开「声音」并发送几个字母:杠杆落下时,模型发出清脆的咔嗒声,升回时则较轻。听 SOS 时,你会听到第一个 S 的六声咔嗒紧密相接,随后 O 的六声则相隔较远。
点、划及其间隔
国际莫尔斯电码由 International Telecommunication Union 的 Recommendation ITU-R M.1677-1 定义。它没有规定一个点是多少毫秒,而是以点为单位规定比例:
| 要素 | 时长 |
|---|---|
| 点 | 1 单位,按下电键 |
| 划 | 3 单位,按下电键 |
| 同一字符内点划之间的间隔 | 1 单位,松开电键 |
| 字符间隔 | 3 单位,松开电键 |
| 单词间隔 | 7 单位,松开电键 |
模型纸带边缘每隔一个单位有一道刻度,每隔五个单位有一道长刻度,你可以据此衡量自己的发报节奏。一个点应占一道刻度,一个划应占三道。
下面将 SOS 作为三个字母发送。S 是三个点,O 是三个划:
S:1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 5 单位
字母间隔 = 3 单位
O:3 + 1 + 3 + 1 + 3 = 11 单位
字母间隔 = 3 单位
S = 5 单位
合计 = 27 单位
速度:每分钟词数与 PARIS
报务员以每分钟词数衡量速度,通常以 PARIS 为标准词。按标准间隔发送时,PARIS 占 43 单位,加上后面的 7 单位词间隔,共 50 单位。因此,每分钟一个词就是每分钟 50 单位,一个单位的毫秒时长为:
单位(ms)= 60,000 / (50 × WPM)
= 1200 / WPM
每分钟 20 个词时,一个点持续 60 ms。模型初始速度为每分钟 8 个词,此时点为 150 ms,划为 450 ms。「速度」滑块范围从每分钟 5 个词(点为 240 ms)到 40 个词(点为 30 ms)。模型中的纸带始终每单位移动 6 mm,因此任何速度下痕迹比例都相同,改变的只有纸带速度:每分钟 8 个词时,每秒移动 40 mm。
1844 年发送的四个词 WHAT HATH GOD WROUGHT,在国际莫尔斯电码中占 189 单位。每分钟 8 个词时,约需 28 秒。采用 1844 年线路所用的美式莫尔斯电码时,则占 171 单位,同速下约需 26 秒。
实验室的速度计算器可以为任何文本进行这种计算。输入一句话,它会按所选电码统计单位数,以当前速度换算成秒数,并显示相当于多少个 PARIS 标准词。「20 WPM 的 PARIS」任务则反向检查:从 P 的第一次按下到 S 的最后一次按下计时,再把 43 单位换算成速度。
模型如何识别你的发报
人的发报节奏不可能完全精确。一个点可能持续 1.3 单位,一个划可能是 2.6 单位。因此,模型解码器取规则中各时长的中点作为界限:
- 短于 2 单位的按键是点,更长则是划。
- 超过 2 单位的静默表示字符结束,系统在表中查找此前的点划序列。
- 超过 5 单位的静默还表示单词结束,因此下一个字母前会加入空格。
读数显示每个步骤。「正在发报」显示当前尚未完成字符的点划,以及仍可能匹配的字母。「上次按键」用毫秒和单位显示上次按下的时长。如果节奏不符合任何电码,解码器会写出问号。
阈值跟随「速度」滑块变化。如果你的点总被识别成划,就降低速度,使每个单位更长。
对于美式莫尔斯电码,解码器在 2、4.5 和 7.5 单位处分割按键时长,分别识别点、划、长划和更长划,并把 1.5 至 2.5 单位的静默视为字符内部的空隙。如果电码表里没有带这种空隙的字母,它就把两部分读成两个字母,这也正是疲惫报务员可能犯的错误。对于韩文电码,它采用国际电码的时序,收集字母并重新组合成音节,所以 ㅇ ㅏ ㄴ ㄴ ㅕ ㅇ 会显示为 안녕。
发送框完成相反的工作。输入一个词并按「发送」,模型就按所选电码的精确间隔替你发报。这样,纸带便能把完美时序与自己的痕迹放在一起比较。
长线路为什么需要继电器
工作台上的线路不到一米。真实线路是几十或几百千米长的导线,每增加一千米都会增加电阻。「继电器」场景和实验室的线路计算器用欧姆定律展示这种影响:电流 = 电压 / 电阻。
这些数值是模型值,为了取整和具有代表性而选择,并非取自某条具体线路:
- 每节是电压 1.1 V、内阻 1 欧姆的丹尼尔电池。John Frederic Daniell 在 1836 年制造的原始电池收藏于 Science Museum Group。
- 线路为直径 4.2 mm 的铁线,以大地作为回路。铁的电阻率约为 9.7 × 10⁻⁸ 欧姆米,因此每千米电阻为 7.0 欧姆。
- 直接接在线路上的音响器线圈电阻为 20 欧姆,需要 30 mA 才能可靠地吸动杠杆。
- 继电器线圈由细导线绕成许多匝,电阻为 150 欧姆,5 mA 即可闭合。
20 节电池提供 22 V。60 km 线路末端连接音响器时,电阻为 20 + 420 + 20 = 460 欧姆,电流约 48 mA,足以驱动音响器。线路加长,电流就会下降。大约到 99 km 时,电流降至 30 mA,音响器开始失效。将 22 V 除以 30 mA,减去电池的 20 欧姆和线圈的 20 欧姆,再除以每千米 7.0 欧姆:
km = (22 / 0.030 − 40) / 7.0
≈ 99 km
增加电池节数有帮助,但效果有限,因为每节也会增加自身内阻:60 节(66 V)可达到约 303 km。实际线路采用的解决办法是继电器。由于 5 mA 即可闭合,同样的 20 节电池可以驱动约 604 km 外的继电器。继电器并不把线路电流继续传下去,而是在远端站内闭合第二个电路的触点,这个电路有自己的本地电池和音响器。这样,长线路的弱电流就能接通短电路中的强电流。20 节电池驱动 1,000 km 线路时,两段之间需要一个继电器。
你可以在「继电器」场景中试验。仪表显示线路电流,在 5 mA 和 30 mA 处有红色刻度。关闭「继电器」,远端音响器就直接接在线路上。300 km 时电流约 10 mA,因此接入继电器时音响器会响;移除继电器后,没有信号到达,纸带保持空白。真实线路还会通过潮湿的绝缘子漏电,因此雨天的有效距离短于这些数值。
这个构想来自 Joseph Henry。到 1835 年,他已在讲堂演示电磁电报可以工作;Smithsonian Institution Archives 描述了他的「高强度」至「大电量」继电器如何经过一些修改,成为莫尔斯将本地接收电路接到长途线路上的办法。Leonard Gale 向莫尔斯展示了继电器如何增强信号。莫尔斯关于接收电磁铁和本地电路的专利于 1846 年获准,成为他与竞争系统诉讼的核心;美国最高法院在 1853 年 12 月开庭期的 O'Reilly v. Morse 案中处理了主电路和本地电路问题。后来的线路使用中继器,Smithsonian 将其描述为增强线路脉冲、使消息传得更远的仪器。
大西洋电缆与平方定律
海底没有电杆,也没有继电器。1858 年,一条电缆连接了爱尔兰瓦伦西亚岛和纽芬兰。1867 年刊出的说明列出了它的组成,「海底电缆」场景以放大许多倍的剖面展示这些部分:
- 7 根铜线绞成的导体,每海里重 107 磅;
- 三层天然乳胶古塔胶包覆层,每海里重 261 磅;
- 一层浸焦油的麻纤维包覆层;
- 18 股铠装,每股含 7 根铁线,呈螺旋状铺设。
「查看内部」使外层透明,「拆解」则沿电缆方向拉开各层。
Agamemnon 号和 Niagara 号在大洋中部会合,把各自的半段电缆连接起来,然后驶回各自目的地。据 Science Museum 记载,Agamemnon 号于 1858 年 8 月 5 日到达爱尔兰,Niagara 号在同日稍后到达纽芬兰,维多利亚女王与 Buchanan 总统互致问候。Edward Bright 在 1866 年写道,这条电缆工作了一个月。距瓦伦西亚岛约 270 英里处的故障造成漏电,而为强行传送信号所用的大电流使故障加重:起初使用 50 节大型电池的电流,后来使用相当于 500 节电池的电力。
为什么电缆需要这么大的电力?长电缆是包有绝缘层、周围被海水包围的导线。它沿整个长度储存电荷,像一个非常长的电容器,电荷必须通过铜导体的电阻流入流出。一端输入的尖锐脉冲,到另一端就变成缓慢而低矮的隆起。William Thomson 在 1855 年计算出了这一点:脉冲展宽的时间随单位长度的电阻、电容及长度的平方增大。电缆长度加倍,最高速度就降为四分之一。
电缆场景根据这一规律,每种电缆采用一个基准数值。Bright 写道,1865 和 1866 年的新电缆「能每分钟传送十七个词」,而 1858 年的电缆「只能传送三或四个」。模型对爱尔兰至纽芬兰的 1,670 海里(约 3,093 km)分别采用每分钟 17 和 3.5 个词,再按长度缩放:
WPM = 17 × (3,093 / km)²
因此,1866 年电缆在 2,000 km 时每分钟约传 41 个词,4,000 km 时约传 10 个词;要达到每分钟 20 个词,电缆必须短于约 2,850 km。较细的 1858 年电缆在 2,000 km 时只能达到每分钟约 8 个词。
舞台让你的发报信号经过两级按电缆时间常数设定的平滑处理,当接收信号越过中点时读取字母。纸带上方的曲线显示发送信号与到达信号。将 1858 年电缆设为全长,以每分钟 8 个词发报,脉冲就会相互重叠:解码器漏掉字母,这正是当年报务员遇到的问题。
接收机是 Thomson 的反射式检流计。Bright 描述,它的钢磁铁与镜子合重约一格令,悬挂在线圈内部的丝线上。灯光穿过狭缝照到镜面,反射光点沿刻度移动。远不足以驱动音响器的微弱电流会使镜子稍稍转动,长光束便把这个微小角度放大成肉眼可跟踪的移动。Science Museum Group 收藏了 1858 年电缆纽芬兰端使用的检流计,由格拉斯哥的 James White 制造。1858 年,一名职员在光点移动时按住记录仪电键,使纸带复制光点运动。
成功的电缆于 1866 年铺成。Great Eastern 号于 7 月 13 日出航,7 月 27 日到达纽芬兰 Heart's Content。船员随后返回寻找 1865 年遗失的电缆,在 8 月底钩住它的端头,并于 9 月 2 日收到爱尔兰的回复。Bright 还补充了两点。头三个月,20 个词的消息收费 £20,1866 年 11 月 1 日降至 £10。另外,两条电缆一度连成 3,700 英里的回路,仅用一个装有少量酸、锌和铜的顶针作电池,就能让信号在一秒多一点的时间内绕行一周。Science Museum 说,到 1902 年,加拿大至新西兰的电缆使电报网真正环绕了全球。
Cooke 和 Wheatstone 的五针电报机
莫尔斯并不是最早的发明者。1837 年,William Cooke 和 Charles Wheatstone 在英格兰演示了一台电报机,Science Museum Group 收藏着该年的一台大型五针仪器。它不需要电码。五根磁针横排在写有二十个字母的菱形板上。发一个字母时,报务员按键,使五条线路中的两条通电;两根指针反向偏转,端头指向两条延长线交点处的字母。
它的几何关系很简单。让各针等距排列。一根向右倾斜 45 度的针和一根向左倾斜 45 度的针,会在上方相交,交点位于两针的中间,高度为两针间距的一半。相邻指针在稍高处相交(H、I、K、L),中间隔一根的指针交点更高(E、F、G),最外侧一对在顶部相交(A)。同样各对指针向相反方向倾斜,就在下方相交(M 至 Y)。上方十对、下方十对,共得到二十个字母。C、J、Q、U、X 和 Z 没有位置,发报者便用避开这些字母的拼写方式。
Science Museum 的一位策展人在 2014 年写道,这种布局是 Wheatstone 的构想:不必懂电码,表盘又足够大,可以让一群人观看。1839 年,同类仪器开通了世界上第一项公众电报服务,线路沿 Great Western Railway 从 Paddington 到 West Drayton,全长 13 英里(21 km)。指针任务要求你逐个字母拼出 DRAYTON。
图片没有显出这种字母板的代价:每根指针都有自己的线圈和线路导线,所以五根指针意味着两站之间需要多根导线。
无线电报、CQD 与 SOS
无线电保留了电键和电码,却去掉了导线。在「无线电报」场景中,每次按键都驱动感应线圈,将电池的低电压升到足以击穿两颗黄铜球之间间隙的电压。火花激起天线振荡,电键按住多久,就发出多久的无线电脉冲。接收报务员在耳机中听到长短不同的粗糙嗡鸣声。
1901 年 12 月 12 日,在纽芬兰 Signal Hill,Guglielmo Marconi 和助手 George Kemp 听到了从 Cornwall 的 Poldhu 发来的莫尔斯字母 S,即三个点。他们的天线是由风筝悬起的一根导线。记录这件事的 IEEE 里程碑指出,信号太弱,无法驱动记录仪;Marconi 是通过电话听筒听见它的。
船舶很快配备了无线电,每家公司都有自己的遇险呼号。Marconi 公司采用 CQD:CQ 原本是陆线电报对所有电台的通呼,D 表示遇险。SOS 始于 1905 年德国无线电规章,并在 1906 年 10 月 3 日至 11 月 3 日的柏林无线电报会议上获国际采用。它是连续发送的三个点、三个划和三个点,中间没有字母间隔。人们把它读成 S O S,是因为三个点恰好是 S、三个划恰好是 O。
1912 年 4 月 15 日,呼号为 MGY 的 Titanic 号发出 CQD MGY。ITU News 讲述,John Phillips 按 Marconi 报务员仍在遵循的指示持续发送 CQD,并根据 Harold Bride 的建议加入新的 SOS。这场灾难改变了规则。1912 年稍后的伦敦会议规定遇险呼叫波长为 600 米(约 500 kHz),每小时的 15 分和 45 分开始保持三分钟无线电静默。1914 年 Safety of Life at Sea 公约要求每艘载客超过 50 人的船配备无线电。
模型解码器按规章处理 SOS。带字母间隔发送时,会得到 S、O、S;连续发完九个要素、不停顿时,整串会解码为 SOS。
SOS 一直作为遇险信号,直到卫星系统和语音呼叫取而代之。ITU 给出的正式停用日期是 1998 年 1 月 1 日;前一晚,运木船 MV Oak 在大西洋发出 SOS,后来证实船员在救生艇上安全无恙。据 International Maritime Organization,全球海上遇险与安全系统于 1999 年 2 月 1 日全面生效。
国际莫尔斯电码与更早的美式电码
模型大多数时候使用的电码,并不是莫尔斯和 Vail 在 1844 年发送的那一种。Alfred Vail 把莫尔斯的数字电码扩展为字母电码,后来称为美式莫尔斯电码或铁路莫尔斯电码。Vail 尽量把最短电码分给最常用字母,他在新泽西州 Morristown 一家报社的字盘里统计活字数量,以估计字母频率。这就是 E 只有一个点的原因。
电码后来在欧洲修订,1865 年 5 月 17 日在巴黎签署的 International Telegraph Convention,其规章把莫尔斯电码和莫尔斯仪器定为跨国电报标准。ITU 至今仍维护国际版本,包含 A 至 Z、带重音的 É、数字 0 至 9 和一组标点,不区分大小写。2004 年 5 月 3 日批准的 Recommendation M.1677 第一版还给商业符号 @ 规定了电码:A 和 C 连发,.--.-.。
美式莫尔斯电码在北美陆线继续使用。它有三个不同之处,通过「电码」控件可以听到和看到:
- 字母内的空隙。 C、O、R、Y 和 Z 含有较宽的间隔。O 是点、空隙、点。William Pierpont 的无线电报著作提醒,粗心的发报者可能让 C O R Y Z 听起来像 IE、EE、EI、II 和 SE。
- 长划。 L 是一个长划,数字 0 是一个更长的划。
- 不同的字母。 J、P、Q、X 和多数数字的电码不同。美式 J 就是国际电码的 C。
美式莫尔斯电码没有固定时序。Pierpont 引用了报务员 Jim Farrior 的实用标准:点 1 单位、普通间隔 1、字母内特殊间隔 2、划 3、L 6、零 9、字母间隔 3、词间隔 6。模型采用这些数值,因此 WHAT HATH GOD WROUGHT 用美式电码为 171 单位,国际电码则为 189 单位。美式电码任务要求你发送一个 L,让解码器将它识别成长划。
模型电码表随「电码」控件切换。发报时,所有以已发送序列开头的字符都会加上底色,完全匹配的字符变红。
朝鲜半岛电报线路与韩文莫尔斯电码
朝鲜半岛上的第一条电报线并不属于朝鲜。1884 年,日本为自身目的铺设了釜山至长崎的海底电缆。朝鲜政府一直试图引进电报,并于 1884 年秋派金鹤羽赴日本学习。Encyclopedia of Korean Culture 记载,他设计了用符号发送韩文字母的方法。
1885 年 9 月 28 日,汉城电报总局在首尔开办,通往仁川的线路开始工作。它由清朝设立,管理西路电线,在仁川、平壤和义州设分局;工作人员是中国人,朝鲜学生跟随他们学习。1885 年 10 月 18 日,线路到达义州,完成仁川至首尔至义州的连接,并通过中国把朝鲜接入欧洲。
朝鲜政府随后建设自己的线路。1887 年 3 月 13 日成立自己的电报局。1888 年 6 月 9 日,首尔至釜山的南路电线开通,在公州、全州、大邱和釜山设分局;1891 年 6 月,北路电线到达元山,原计划经咸镜继续延伸至海参崴。1894 年甲午战争中,日军接管西路与北路线路,到 1896 年才归还。
电报局于 1888 年为南路线路公布电报章程。收费按语言、距离和字数计算,允许使用韩文、汉字和英文莫尔斯电码,并规定政府电报优先。
韩文莫尔斯电码为其中使用的 14 个基本辅音和 12 个基本元音各规定一个符号。如今,这张表仍刊在无线电台操作规章的表 1 中。最常用元音 ㅏ 是一个点,ㅓ 是一个划。ㅑ、ㅕ 和 ㅜ 分别为两个、三个和四个点。辅音 ㄷ、ㄱ、ㄴ 和 ㄹ 分别为 -···、·-··、··-· 和 ···-。许多符号与国际字母相同:ㄱ 是 L,ㄴ 是 F,ㅁ 是 M。
韩文以音节块书写,但电码发送的是字母,所以 안녕 按 ㅇ ㅏ ㄴ ㄴ ㅕ ㅇ 发送,占 57 单位。双辅音和复合元音没有单独符号;ㄲ 按 ㄱ ㄱ 发送,ㅘ 按 ㅗ ㅏ 发送。由于每个韩文音节都以辅音开头(元音起首的音前用 ㅇ),接收机通常可以明确地重新组合音节块。实验室的转换器显示任何韩文文本的拆分,「朝鲜半岛」场景则切换至韩文电码,并沿地图上所选线路发送脉冲。
Q 简语、CQ 与今天的莫尔斯电码
莫尔斯报务员发展出一套简语。Q 简语是含义固定的三字母组合,ITU 在 Recommendation M.1172 中列出了它们。QRS 要求对方台发慢一些;实验室中这个案例会降低速度。据 ITU News,面向所有电台的通呼 CQ 源于陆线电报。
业余无线电的国际规则在 2003 年改变。直到 2003 年 7 月,Radio Regulations 通常要求申请业余执照的人证明自己能收发莫尔斯电码。此后,各国可以取消考试,美国 Federal Communications Commission 在 FCC 06-178 命令中取消了所有业余执照的莫尔斯考试。
莫尔斯电码也保留在航空领域。Federal Aviation Administration 的 Aeronautical Information Manual 说,明确识别 VOR 无线电信标的唯一方法是其莫尔斯电码标识,并且维护中的信标可能改发 T E S T。
最后的电报
电报服务相继关闭。美国 Western Union 于 2006 年结束电报服务。印度国营电报服务于 2013 年 7 月 14 日发出最后一条消息,当时每天仍传送约 5,000 封电报。德国邮政于 2023 年 1 月 1 日停办。
在韩国,KT 于 2018 年 4 月 8 日结束国际电报服务,并于 2023 年 12 月 15 日结束 115 电报服务,距 1885 年线路开通已有 138 年。Yonhap 报道,当时的流程是来电者通过电话口述消息,再以电传送至收件人附近的邮局,由信差投递。因为每个词都要收费,发报者尽量省去每个能省的词。
北美最后一条商业海事莫尔斯消息,由 Globe Wireless 于 1999 年 7 月 12 日发送,结尾用了与 1844 年第一条消息相同的四个词。
模型与真实设备的区别
模型尺寸较小,有些部分经过简化:
- 工作台线路不到一米。1844 年线路约长 40 英里(64 km)。「继电器」和「海底电缆」场景以模型数值展示长线路,并非某条历史线路的实测值。
- 线路模型忽略潮湿绝缘子漏电和大地本身的电阻,并将每节电池视为 1.1 V、1 欧姆。
- 电缆模型按长度平方缩放每种电缆的基准速度,并采用两级平滑处理。真实电缆会以不同形状展宽脉冲,后来的报务员还发送交替电流来改善效果。
- 衔铁以几毫秒的短暂延迟跟随电键,便于看见它的运动。
- 指针板可按你选择的时长显示字母,真实报务员只按住所需的时间。
- 火花声和无线电波环是过程示意,并不是无线电波仿真。
- 朝鲜半岛地图采用简化海岸线。
莫尔斯、Vail 与 1844 年线路
Samuel Morse 原是一名画家,在 1830 年代开始研究电报。新泽西州 Morristown 的机械师 Alfred Vail 从 1837 年 9 月起与他合作;机器就是在当地 Vail 家族的 Speedwell Ironworks 制造,并于 1838 年 1 月展示。许多记述认为,Vail 对把构想变成可用仪器贡献很大。莫尔斯于 1840 年 6 月 20 日获准的美国专利 1647 将发明称为「American Electro-Magnetic Telegraph」。
国会于 1843 年拨款 $30,000,用于在相距 40 英里的华盛顿与巴尔的摩之间建设试验线路;参议院在会期最后几小时通过法案。莫尔斯和 Vail 于 1844 年 5 月完成线路。1844 年 5 月 24 日,莫尔斯从国会大厦内的最高法院审判庭向巴尔的摩 Baltimore and Ohio Railroad 的 Mount Clare 车站中的 Vail 发出「What hath God wrought」。Annie Ellsworth 从 Book of Numbers(23:23)中选择了这句话。她的父亲、专利局长 Henry Leavitt Ellsworth 是莫尔斯的朋友。
Library of Congress 说,当天产生了四条纸带:华盛顿发出的消息、巴尔的摩收到的消息、Vail 从巴尔的摩发回的重复消息,以及华盛顿对该回复的记录。除了 Vail 发出的纸带外,其余三条均有下落。Annie 的纸带于 1922 年进入该馆。Smithsonian 收藏着一条 5 月 25 日的纸带,是 Vail 次日寄给莫尔斯的纪念品。
常见问题
莫尔斯电码的一个点有多长?
没有固定时长。点为一个单位,其他时长都是它的倍数。在给定的每分钟词数下,一个单位的毫秒时长等于 1200 除以速度,因此每分钟 20 个词时为 60 ms,8 个词时为 150 ms。
为什么一个划是一个点的三倍长?
建议书把比例定为 3 比 1。两种时长之间的差距为不均匀发报留出余地:模型解码器以两个单位为界,因此一个点几乎延长到标准的两倍,才会被读成划。
为什么间隔与声音同样重要?
相同的点划会因间隔不同而有不同含义。三个点之间各隔一个单位,是 S;三个点之间各隔三个单位,是 E E E。七个单位的静默表示单词结束。
莫尔斯最早的电报机发声还是留痕?
它留下痕迹。记录器把点划压印在移动的纸带上。报务员很快发现衔铁的咔嗒声包含相同信息,于是开始凭听觉写下消息。约 1855 年以后,音响器在线路上广泛使用。
华盛顿至巴尔的摩线路发送的第一条消息是什么?
1844 年 5 月 24 日的正式开通消息是「What hath God wrought」,由莫尔斯从国会大厦发往巴尔的摩。
SOS 是三个字母吗?
在规章中,它是由三个点、三个划和三个点组成的单一连续信号。人们写成 SOS,是因为加入字母间隔后,这串信号正好读成这三个字母。
莫尔斯电码是莫尔斯还是 Vail 发明的?
史料中两人的名字都有出现。莫尔斯最初的方案只发送数字,再查电码本。Vail 将电码扩展至字母。现代国际电码来自后来欧洲的修订,并依据 1865 年巴黎公约采用。
为什么长线路需要继电器?
导线增加电阻,所以线路越长,到达末端的电流越小。继电器以远小于音响器所需的电流闭合,再把本地电池接通到音响器上。模型中,20 节电池可驱动约 99 km 外的音响器,或约 604 km 外的继电器。
最早的大西洋电缆为什么这么慢?
电缆沿长度储存电荷,因此每个脉冲到达时都会在时间上展宽,展宽随长度平方增长。脉冲发送太快就会重叠。Bright 给出的速度是:1858 年电缆每分钟 3 或 4 个词,1866 年电缆为 17 个词。
五针电报机如何不用电码显示字母?
两根指针反向偏转,针端指向菱形板上两条延长线交点处的字母。板上容纳二十个字母,省去了 C、J、Q、U、X 和 Z。
美式莫尔斯电码听起来怎样?
它的字符比国际莫尔斯电码更短、更紧凑,C、O、R、Y 和 Z 内部有空隙,L 是长划,零是更长划。在「电码」控件中选「美式」,发送 CORY,就能在「音响器」场景听到。
韩文有莫尔斯电码吗?
有。每个基本韩文字母都有一个符号,音节逐字母发送。韩国资料将其归功于金鹤羽,1888 年电报章程已允许韩文莫尔斯电码。这张表至今仍刊在无线电台操作规章中。
现在还使用莫尔斯电码吗?
业余无线电爱好者仍在使用,航空信标以它标识身份,许多人也把它作为技能学习。它已不再是正式的海上遇险系统,而且许多国家不再将它作为业余执照的必考内容。
能听见模型中的电码吗?
能。在控件中打开「声音」。记录器、海底电缆和朝鲜半岛场景在电键按下时发出音调,音响器和继电器场景发出咔嗒声,无线电报场景发出火花声。「音高」设定音调,「噪声」添加嘶声。声音在你主动打开之前始终关闭。
术语
- 电键:发报者按下的开关。直键在按住期间持续闭合电路。
- 记录器:把信号记录在纸带上的接收仪器。
- 音响器:将每个脉冲变成两声咔嗒声、靠耳朵读取的接收仪器。
- 继电器:灵敏的电磁开关,使弱线路电流能够闭合本地电路。
- 本地电路:接收站中自带电池和音响器的短电路。
- 衔铁:电磁铁吸引的软铁片。
- 压针:在纸带上压出痕迹的钝针尖。
- 古塔胶:早期海底电缆采用的天然乳胶绝缘材料。
- 反射式检流计:用弱电流转动小镜子,使光点沿刻度移动的仪表。
- 平方定律:电缆中脉冲展宽时间随电缆长度平方增长的规律。
- 单位:一个点的时长,所有其他要素和间隔都是整数个单位。
- WPM:每分钟词数,以占 50 单位的 PARIS 标准词衡量。
- 程序信号:不留字母间隔、连续发送的信号,例如 SOS。
- 美式莫尔斯电码:北美陆线使用的电码,含字母内空隙与长划。
- Q 简语:含义固定的三字母组合,例如 QRS(发慢一些)。
参考资料
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- 本页与实验室中的计算:单位 = 1200 / WPM;SOS 27 单位;PARIS 43 + 7 单位;WHAT HATH GOD WROUGHT 189 单位(国际)与 171 单位(美式);안녕 57 单位;线路 km = (n × 1.1 / I − n − coil) / 7.0;电缆最高速度 = 17 × (3,093 / km)²。三种电码表、解码往返、韩文拆分与组合、线路和电缆数值,以及指针几何关系,都用相同数值进行过手工计算。
解说文章与模拟采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可,另有说明的除外。
路线 5 / 8
古老机器的发明顺序




