Heliograf - Heliograph

Tento článek je o signalizačním zařízení. Pro jiná použití, viz Heliograf (disambiguation) .
Obr.1: Signalizace heliografem Mance, 1910

Heliograf (od řecký ἥλιος ( Helios )  ‚slunce‘, a γράφειν ( graphein )  ‚write‘) je semafor systém, který signály záblesky slunečního světla (obvykle s využitím Morse kód ), odráží v zrcadle . Záblesky se vytvářejí na okamžik otočením zrcátka nebo přerušením paprsku závěrkou. Heliograf byl jednoduchý, ale účinný nástroj pro okamžitou optickou komunikaci na dlouhé vzdálenosti na konci 19. a na počátku 20. století. Jeho hlavní využití bylo vojenské, průzkumné a lesní ochranné práce. Heliografy byly standardní záležitostí v britské a australské armádě až do 60. let minulého století a pákistánská armáda je používala až v roce 1975.

Popis

Obr.2: Německý heliograf od R. Fuesse v Berlíně (vystaven v Muzeu komunikace ve Frankfurtu)

Existovalo mnoho typů heliografů. Většina heliografů byly varianty verze britské armády Mance Mark V (obr.1). Používalo zrcadlo s malým neostříhaným bodem uprostřed. Odesílatel zarovnal heliograf k cíli tím, že se podíval na odražený cíl v zrcadle a pohyboval hlavou, dokud nebyl cíl skryt nestříbřeným místem. Drželi hlavu v klidu a poté nastavili zaměřovací tyč tak, aby její příčné dráty rozpůlily cíl. Potom zvedli zaměřovací lopatku, která zakryla křížové dráty diagramem kříže, a zarovnala zrcadlo s tangenty a elevačními šrouby, takže malý stín, který byl odrazem nestříbřené díry na místě, byl na křížovém terči. To naznačovalo, že sluneční paprsek mířil na cíl. Záblesky byly produkovány klíčovacím mechanismem, který naklonilo zrcátko o několik stupňů nahoru stisknutím páčky na zadní straně nástroje. Pokud bylo slunce před odesílatelem, jeho paprsky se odrážely přímo z tohoto zrcadla do přijímací stanice. Pokud bylo slunce za vysílačem, byla pozorovací tyč nahrazena druhým zrcadlem, aby zachytilo sluneční světlo z hlavního zrcadla a odrazilo jej do přijímací stanice. US Signal Corps heliograf zrcadlo ani naklonit. Tento typ produkoval blesky závěrkou upevněnou na druhém stativu (obr. 4).

Heliograf měl určité výhody. Umožňovalo komunikaci na dlouhé vzdálenosti bez pevné infrastruktury, i když by také mohlo být spojeno, aby se vytvořila pevná síť dlouhá stovky mil, jako v síti fort-to-fort používané pro kampaň Geronimo . Byl velmi přenosný, nevyžadoval žádný zdroj energie a byl relativně bezpečný, protože byl neviditelný pro ty, kteří nebyli poblíž osy operace, a paprsek byl velmi úzký a šířil se jen 50 stop na míli dosahu. Každý v paprsku se správnými znalostmi však mohl zachytit signály, aniž by byl detekován. V búrské válce , kde obě strany používaly heliografy, byly někdy použity trubice ke snížení rozptylu paprsku. Za některých jiných okolností však úzký paprsek znesnadňoval zůstat v souladu s pohybujícím se cílem, jako při komunikaci z břehu na pohybující se loď, takže Britové vydali disperzní čočku, která rozšířila paprsek heliografu z jeho přirozeného průměru 0,5 stupně na 15 stupňů.

Dosah heliografu závisí na neprůhlednosti vzduchu a efektivní sběrné oblasti zrcátek. Zrcadla heliografu se pohybovala od 1,5 palce do 12 palců nebo více. Stanice ve vyšších nadmořských výškách těží z řidšího a čistšího vzduchu a v každém případě jsou vyžadovány pro velké vzdálenosti, aby se vyčistilo zakřivení Země. Dobrou aproximací pro vzdálenosti 20–50 mil je, že záblesk kruhového zrcadla je viditelný pouhým okem 10 mil na každý palec průměru zrcadla a dále dalekohledem . Vzdálenost světového rekordu byla stanovena odtržením amerických signálních seržantů vzájemným působením stanic na Mount Ellen , Utah a Mount Uncompahgre , Colorado , 173 mil (295 km) od sebe 17. září 1894, s heliografy Signal Corps nesoucí zrcadla pouze 8 palců čtverečních.

Dějiny

Obr.3 Osmanská posádka heliografu v Huji během první světové války, 1917
Ruiny německé Schutztruppe na vrcholu Dikwillem , kde měli Němci heliografickou stanici (Pohled z ptačí perspektivy 2017)

Německý profesor Carl Friedrich Gauss z univerzity v Göttingenu vyvinul a použil předchůdce heliografu ( heliotropu ) v roce 1821. Jeho zařízení nasměrovalo řízený paprsek slunečního světla do vzdálené stanice, která měla být použita jako značka pro geodetické průzkumné práce, a byl navržen jako prostředek telegrafické komunikace. Toto je první spolehlivě zdokumentované heliografické zařízení, a to navzdory mnoha spekulacím o možných starověkých událostech signalizace slunečního záblesku a zdokumentované existenci jiných forem starověké optické telegrafie.

Například jeden autor v roce 1919 se rozhodl „ohrozit teorii“, že signály z pevniny, které římský císař Tiberius sledoval z Capri, byly zrcadlové záblesky, ale připustil „ve starověkých spisech nejsou žádné odkazy na používání signalizace pomocí zrcadel“ a že zdokumentovanými prostředky starověké dálkové vizuální telekomunikace byly ohně majáků a kouř majáku, nikoli zrcadla.

Podobně příběh, že štít byl použit jako heliograf v bitvě u Marathonu, je moderní mýtus, který pochází z 19. století. Hérodotos se nikdy nezmínil o žádném záblesku. Herodot napsal, že někdo byl obviněn z toho, že zařídil „držet štít jako signál“. V 20. století vzrostlo podezření, že teorie blesku byla nepravděpodobná. Závěr po testování teorie zněl: „V bitvě u Marathonu nikdo neblýskl štítem“.

V dopise ze dne 3. června 1778 John Norris , vysoký šerif z Buckinghamshire v Anglii, poznamenává: „Udělal dnes heliograf inteligenci od Dr. [Benjamina] Franklina v Paříži do Wycombe“. Existuje však jen málo důkazů, že „heliograf“ zde není jiný než překlep „ holografu “. Termín „heliograf“ pro sluneční telegrafii vstoupil do angličtiny až v 70. letech 19. století - dokonce i slovo „ telegrafie “ vzniklo až v 90. letech 19. století.

Henry Christopher Mance (1840–1926) z britského vládního telegrafního oddělení Perského zálivu vyvinul první široce přijímaný heliograf kolem roku 1869, když byl umístěn v Karáčí , v Bombajském předsednictvu v Britské Indii . Mance znali heliotropy díky jejich použití pro průzkum Velké Indie. Heliograf Mance byl snadno ovládán jedním mužem, a protože vážil asi sedm liber, operátor mohl snadno nést zařízení a jeho stativ. Britská armáda testovala heliograf v Indii na vzdálenost 35 mil s příznivými výsledky. Během expedice Jowaki Afridi vyslané britsko-indickou vládou v roce 1877 byl heliograf poprvé testován ve válce.

Obr.4: Heliograf US Signal Service , 1898

Jednoduchý a účinný nástroj, který Mance vynalezl, měl být důležitou součástí vojenské komunikace více než 60 let. Užitečnost heliografů byla omezena na denní doby se silným slunečním zářením, ale byly to nejsilnější známé typy vizuálních signalizačních zařízení. V dobách před radiem byla heliografie často jediným komunikačním prostředkem, který mohl s lehkým přenosným nástrojem pokrýt dosah až 100 mil.

V armádě Spojených států, v polovině roku 1878, plukovník Nelson A. Miles zavedl řadu heliografů spojujících Fort Keogh a Fort Custer, Montana, vzdálenost 140 mil. V roce 1886 generál Nelson A. Miles během lovu Geronima vytvořil síť 27 heliografických stanic v Arizoně a Novém Mexiku . V roce 1890 major WJ Volkmar z americké armády předvedl v Arizoně a Novém Mexiku možnost provádění komunikace heliografem přes síť heliografů agregující 2 000 mil na délku. Síť komunikace zahájená generálem Milesem v roce 1886 a pokračující poručíkem WA Glassfordem byla zdokonalena v roce 1889 v dosahu 85, 88, 95 a 125 mil přes drsnou a rozbitou zemi, která byla baštou Apačů a dalších nepřátelské indiánské kmeny.

V roce 1887 již používané heliografy zahrnovaly nejen britské heliografy Mance a Begbie, ale také americké heliografy Grugan, Garner a Pursell. Heliografy Grugan a Pursell používaly okenice a ostatní používali pohyblivá zrcátka ovládaná klíčem prstu. Heliografy Mance, Grugan a Pursell používaly dva stativy a ostatní jeden. Signály mohou být buď chvilkové záblesky, nebo chvilkové zatemnění. V roce 1888 americká signální služba zkontrolovala všechna tato zařízení, stejně jako Finley Helio-Telegraph, a když nenašla žádné zcela vhodné, vyvinula heliograf US Signal Service, dvoustavový stroj s roletovým zařízením o hmotnosti 13 7/8 lb . celkovou hmotnost a objednal 100 za celkové náklady 4 205 $. V roce 1893 byl počet heliografů vyrobených pro americkou signální službu 133.

Rozkvět heliografu byl pravděpodobně druhá búrská válka v Jižní Africe, kde ji hodně využívali Britové i Búři. Terén a klima, stejně jako povaha kampaně, učinily z heliografie logickou volbu. Pro noční komunikaci používali Britové několik velkých lamp Aldis , které byly dovezeny do vnitrozemí železničních vagónů a vybaveny okenicemi typu křídla pro klíčování paprsku světla do bodů a pomlček. Během raných fází války byly britské posádky obklíčeny v Kimberley , Ladysmith a Mafeking . Po přerušení pozemských telegrafních linek byl jediný kontakt s vnějším světem prostřednictvím komunikace světelných paprsků, ve dne helio a v noci lampy Aldis.

V roce 1909 bylo ve Spojených státech zavedeno používání heliografie pro ochranu lesů. Do roku 1920 bylo takové použití rozšířené v USA a počínaje v Kanadě a heliograf byl považován za „vedle telefonu, nejužitečnějšího komunikačního zařízení, které je v současné době k dispozici pro služby ochrany lesa“. DP Godwin z americké lesnické služby vynalezl velmi přenosný (4,5 lb) heliograf s jedním stativem, závěrkou a zrcadlovým typem pro použití v lesnictví.

Bezprostředně před vypuknutím první světové války byly jezdecké pluky ruské císařské armády stále školeny v heliografické komunikaci, aby se zvýšila účinnost jejich průzkumných a zpravodajských rolí. Rudé armády během ruské občanské války využil sérii heliograf stanic na šíření informací o efektivní basmachi povstaleckým hnutím v Turkestánu v roce 1926.

Během druhé světové války jihoafrické a australské síly používaly heliograf proti německým silám v Libyi a Egyptě v letech 1941 a 1942.

Heliograf zůstal standardním vybavením pro vojenské signalizátory v australské a britské armádě až do čtyřicátých let minulého století, kde byl považován za typ komunikace s „nízkou pravděpodobností zachycení“. Kanadská armáda byla poslední hlavní armáda mít heliograf jako bod emise. V době, kdy byly zrcadlové nástroje v důchodu, byly jen zřídka používány pro signalizaci. Ještě v 80. letech však afghánské síly používaly heliografy během sovětské invaze do Afghánistánu . Signální zrcadla jsou stále součástí souprav na přežití pro nouzovou signalizaci pro pátrací a záchranné letouny.

Automatizované heliografy

Většina heliografů 19. a 20. století byla zcela ruční. Kroky zarovnání heliografu na cíl, společné zarovnání odraženého slunečního paprsku s heliografem, zachování zarovnání slunečního paprsku při pohybu slunce, přepis zprávy do záblesků, modulace slunečního paprsku do těchto záblesků, detekce záblesků na přijímacím konci, a přepis záblesků do zprávy, to byly všechny ruční kroky. Jedna pozoruhodná výjimka - mnoho francouzských heliografů používalo hodinové heliostaty k automatickému řízení pohybu slunce. V roce 1884 byly všechny aktivní jednotky „Manginova aparátu“ (duální režim francouzského vojenského optického telegrafu, který mohl používat buď lucernu nebo sluneční světlo), vybaveny hodinovým heliostatem. Přístroj Mangin s heliostatem byl stále v provozu v roce 1917. Návrhy na automatizaci jak modulace slunečního paprsku (hodinovým strojkem), tak detekce (elektrickými selenovými fotodetektory nebo fotografickými prostředky) pocházejí nejméně z roku 1882. V roce 1961 USA Air Force pracovalo na vesmírném heliografu, který by signalizoval mezi satelity

V květnu 2012 byla na věže mostu Golden Gate namontována robotická zrcadla „Solar Beacon“ navržená na UC Berkeley a byla zřízena webová stránka, kde si veřejnost mohla naplánovat časy pro signalizaci zrcadel pomocí slunečních záblesků, přičemž zadávala čas. a jejich zeměpisné šířky, délky a nadmořské výšky. Sluneční majáky byly později přesunuty do Sather Tower na UC Berkeley. Do června 2012 mohla veřejnost specifikovat „vlastní show“ až 32 „zapnutých“ nebo „vypnutých“ period po 4 sekundách, což umožní přenos několika znaků Morseovy abecedy. Projektant popsal sluneční maják jako „heliostat“, nikoli „heliograf“.

První digitálně ovládaný heliograf byl navržen a vyroben v roce 2015. Byl to semifinalista soutěže Broadcom MASTERS.

Viz také

Reference

Další čtení

  • Lewis Coe, Great Days of the Heliograph , Crown Point, 1987 OCLC  16902284

externí odkazy