В 1856 году Томсон был назначен научным консультантом Atlantic Telegraph Company. Одной из основных проблем передачи была низкая интенсивность сигнала, затруднявшая расшифровку сообщений. Уайтхаус запатентовал устройство, малочувствительное к получению и требовавшее использования высокого напряжения при отправке, чтобы гарантировать минимально различимый сигнал. Решение поддержали Фарадей и Морзе, но Томсон считал, что оно вызовет проблемы, в частности может повредить изоляцию кабеля.
По этой причине Томсон выступал за использование низкого напряжения, а так как это предполагало чрезвычайно слабые сигналы, разработал принимающее устройство, которое назвал зеркальным гальванометром и запатентовал в 1858 году. На самом деле ученый улучшил изобретение, сделанное немецким физиком Иоганном Христианом Поггендорфом в 1826 году.
Одним из первых ученых, которые говорили о возможности использования подводных телеграфных кабелей, был испанец Франсиско Сальва-и- Кампильо - врач, физик и метеоролог, который в конце XVIII века предложил проложить такой кабель между Аликанте и Пальмой-де-Мальоркой. В начале IX века немецкий врач и изобретатель Самуэль Томас фон 3ёммеринг, эстонский дипломат Павел Львович Шиллинг и британский ученый и изобретатель Чарльз Уитстон осуществили различные эксперименты по испытаниям кабелей этого типа, но дальше всего в разработках продвинулся Сэмюэл Морзе, который в 1842 году осуществил пробную передачу сообщения в Нью-Йорке, используя кабели, погруженные в реку Гудзон. Первым рабочим подводным кабелем был кабель, проложенный братьями Брепами (Джон Уоткинс и Джакоб) между Дувром (Англия) и Кале (Франция) через Ла-Манш в 1850 и 1851 годах. В 1852 году был проложен кабель между Лондоном и Парижем, а в 1853 году связанными через Северное море оказались Оксфорд (Англия) и Гаага (Голландия). В 1855 году по всему миру было проложено примерно 600 км подводного кабеля -19 линий, из которых 13 все еще работали, когда был проложен трансатлантический кабель.
Карта трансатлантического телеграфного кабеля.
Гальванометр — это аппарат, позволяющий зафиксировать и измерить электрический ток. Прибор (см. рисунок 1) состоит из катушки, к которой подсоединена индикаторная стрелка. Катушка помещается внутрь постоянного магнитного поля (производимого, например, постоянным магнитом) так, что она может вращаться вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости. Когда ток, который нужно измерить, проходит через катушку, она вращается под воздействием магнитного поля, и при надлежащей калибровке можно измерить силу тока на основе угла вращения, определяемого с помощью индикаторной стрелки.
РИС.1
Сигналы, посылаемые по кабелю, представляют собой сообщения на азбуке Морзе, то есть последовательность точек и тире. Каждый из этих символов обозначался с помощью тока различного знака. Точки и тире, следовательно, вызывали перемещение стрелки гальванометра влево и вправо (и наоборот) от положения равновесия, которое соответствовало отсутствию сигнала. Но так как интенсивность сигналов при получении была очень низкой, возникали сложности в определении: так сдвинулась стрелка или нет.
Томсон изменил конструкцию гальванометра (см. рисунок 2 на следующей странице). Он убрал стрелку и увеличил катушку, которая стала неподвижным элементом устройства. В центр катушки, внутрь воздушной камеры, он поместил небольшое искривленное зеркало, повешенное на тонкой шелковой нити, с крошечными магнитами, прикрепленными к его задней части. На зеркало он направил узкий луч света от лампы, который после отражения проецировал световую точку на шкалу, расположенную на расстоянии нескольких метров. Когда ток, принимаемый в кабеле, вызывал вращение катушки, магниты заставляли вращаться зеркало, и световая точка перемещалась в ту или иную сторону от нулевого деления шкалы. Воздух в камере, где было расположено зеркало, сжимался, в связи с чем колебания, которые могли возникнуть после каждого сигнала, максимально сокращались. Увеличенное отражение позволяло намного легче различить движения, даже когда они были очень незначительными. Зеркальный гальванометр также использовался для обнаружения дефектов в конструкции кабелей. Томсон придумал и другие средства для их применения на борту при прокладке кабеля, чтобы собственные движения корабля не вызывали нежелательных перемещений стрелки.