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無線

マルコーニが作った無線電信について教えてください

マルコーニの無線電信（無線通信）の仕組み

グリエルモ・マルコーニ（Guglielmo Marconi）は、1895年に無線電信（Wireless Telegraph）を開発し、電線を使わずに電信信号を送ることに成功しました。

これは、現在の無線通信（ラジオ、Wi-Fi、携帯電話）の基礎となる技術です。

1. 無線電信の基本概念

無線電信は、従来の「電線を使った電信」ではなく、電磁波（無線電波）を利用してモールス符号を遠距離に送信する技術です。

📌 仕組みの概要

送信機が電磁波（無線信号）を発生。

空中を伝わる電波が受信機に届く。

受信機が電波を電気信号に変換し、モールス符号として解読。

2. 無線電信の主要な構成

マルコーニの無線電信は、以下の装置で構成されていました。

(1) 送信機（発信装置）

電波を発生させる装置。 火花放電を利用した「火花送信機（Spark Gap Transmitter）」を使用。 アンテナ（長い導線）から高周波の電波を放射。

(2) アンテナ

電波を空間に送信・受信するための導線。 送信側では「電波を発射」、受信側では「空中の電波を拾う」役割。

(3) 受信機（検波装置）

電波を電流に変換し、モールス符号として認識する装置。 コヒーラ検波器（Coherer Detector）を使用し、電波が届くと回路が閉じる仕組み。

(4) モールス電鍵（キー）

送信者が「短点・長点」の信号を打つスイッチ。 送信機（火花送信機） → アンテナ → 空間（電磁波） → アンテナ → 受信機（コヒーラ） → モールス符号

3. 無線電信の動作原理

(1) 送信のプロセス

オペレーターがモールス電鍵を押す。火花送信機が高電圧を発生し、空気中に放電（火花）を発生させる。電流の急激な変化により、高周波の電磁波が発生し、アンテナから放射される。空中を伝わる電波が、遠くの受信機へ届く。

(2) 受信のプロセス

アンテナが空中の電波をキャッチ。コヒーラ（Coherer）が電波の到達を検知し、回路を閉じる。回路が閉じると、音を鳴らす装置や印字装置が作動し、モールス符号として記録。

4. 無線電信の技術的課題と改良

(1) 送信電波の制御が難しい

火花送信機は広い周波数帯域で電波を発生するため、干渉が多かった。後に「連続波発信機（Continuous Wave Transmitter）」が開発され、安定した周波数の電波を送信できるようになった。

(2) 受信機の感度が低い

初期のコヒーラは感度が悪く、弱い電波を検出できなかった。後に「鉱石検波器」「真空管検波器」が開発され、感度が向上。

(3) 長距離通信の課題

電波は直進するため、地球の丸みにより遠距離では通信できない。大出力の送信機を作ることで距離を伸ばし、後に「短波通信（電離層反射）」が発見され、長距離通信が可能に。

素朴に考えると腕木通信、電信、電話は情報が伝わるのは分かるのですが

無線通信は何もないのに情報が伝わるのが非常に不思議です。

マルコーニはいったいなぜ無線で情報を伝えることができると思いいたったのですか？

マルコーニが無線通信を思いついた背景

確かに、腕木通信（視覚）、電信（電流）、電話（音声電流）は、情報が「物理的な経路（旗、電線）」を通って伝わるので直感的に理解できます。

しかし、無線通信は「何もない空間を通して情報が伝わる」ため、当時の人々にとっては非常に不思議な現象 でした。

では、マルコーニはいったいどのようにして「無線で情報を伝えられる」と思いついたのか？

これには、19世紀の科学的発見と、マルコーニ自身の独自の発想と実験が深く関わっています。

1. 無線通信の基礎となる科学的発見

(1) 電磁気学の発展（ファラデーとマクスウェル）

マイケル・ファラデー（Michael Faraday, 1791-1867） が「電磁誘導（電流が磁場を生み、磁場が電流を生む）」を発見。

ジェームズ・クラーク・マクスウェル（James Clerk Maxwell, 1831-1879） が、電気と磁気が一体となり「電磁波」として空間を伝わることを理論的に証明（マクスウェル方程式）。

📌 重要な概念

電流が流れると、磁場が発生する。

変化する磁場は、空間に電場を生み出し、これが波のように広がる（電磁波）。

電磁波は、空間を光の速さで伝わる！（これが「無線通信」の理論的な基盤）

(2) ヘルツによる電磁波の実証（1886年）

ハインリヒ・ヘルツ（Heinrich Hertz, 1857-1894） は、実験で電磁波が空間を伝わることを証明。

火花放電を利用し、アンテナから発生した電磁波が遠くの受信アンテナに到達する現象を観察。

これにより、「電磁波は実際に空間を伝わる」ということが確かめられた。

2. マルコーニが無線通信を思いついた経緯

(1) マルコーニはヘルツの実験を応用できると考えた

マルコーニは、ヘルツの「電磁波は空間を伝わる」という実験結果を知り、「これを使えば、電線なしで信号を送れるのでは？」と考えた。当時、電信技術はすでに確立されていたが、長距離の通信には膨大な電線が必要だった。マルコーニは、「電磁波が電線の代わりになるのでは？」と考え、無線でモールス符号を送る実験を開始した。

(2) 「電磁波はもっと遠くまで届くのでは？」

ヘルツの実験では、電磁波の伝達距離はわずか数メートルだった。しかし、マルコーニは「電磁波はより遠くまで届くはずだ」と考え、アンテナを改良しながら距離を延ばす実験を行った。

マルコーニの工夫

アンテナを高くする（より遠くまで電波が飛ぶ）

送信機の出力を強くする（火花放電のエネルギーを増やす）

地面を使って電波を反射させる（アンテナの片方を地面につなげることで、電波の伝達距離を増やす）

こうした工夫により、無線電信の距離は 数百メートル → 数キロ → 数百キロ へと延びていった。

(3) 「地球の裏側まで電波が届く？」

1895年、マルコーニは数キロメートルの無線通信に成功。そして、「この技術を使えば、大西洋を越えても通信できるのでは？」と考えた。

📌 大西洋横断の挑戦（1901年）

イギリス（コーンウォール） → カナダ（ニューファンドランド）間（約3,500km）で通信実験を実施。

予想に反して、電波が地球の曲面を越えて届いた！（電離層反射の効果）

3. なぜマルコーニは無線通信を成功させたのか？

(1) 既存の科学を応用した

マルコーニは、マクスウェルの理論（電磁波）とヘルツの実験（電磁波の伝達）を応用し、通信技術として確立させた。

(2) 実験と改良を重ねた

送信機・アンテナ・地面を利用する技術などを次々に改良し、実験を繰り返して実用化した。

(3) 既存の電信技術を活用

無線で送るのは「音声」ではなく、すでに確立されたモールス符号（電信）だったため、すぐに実用化できた。

Permalink | 記事への反応(1) | 17:37

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