През 1811 г. Съмъринг направил първия опит за предаване на сигнали през пълни с вода дървени тръби. Сигналите преминали успешно като през проводник и така се появила идеята за безжични комуникации през земята. През 1830 г. Джеймс Линдзи развил идеята за използването на изкуствено получено електричество за определени видове осветление, захранване на двигатели й комуникации. Той предложил по дъното на океана да се положат кабели, чието захранване да се осигурява от „земни батерии и голи жици“.
През 1838 г. Щайнхайл демонстрирал предаване на сигнали през една-единствена заровена в земята жица. Когато се опитал да използва земята като „втора линия“, той измерил големи количества ток в нея. Този категоричен успех доказал високата проводимост на земята. Така се появила „земната верига“, която позволила на телеграфите да се освободят от скъпата втора линия. През 1842 г. Морз успял да прати сигнали от единия бряг на река до другия. През 1852 г. Антонио Меучи вече демонстрирал предаването на гласови сигнали през морска вода, но използването на земята като проводник представлява съвсем друго нещо.
Стъбълфийлд решил, че щом електрическите вълни преминават през цялата планета, то е възможно да изпраща сигнали до много отдалечени места. Естествените електрически вълни щели да се използват за предаване на човешки глас, като земята щяла да играе ролята едновременно на енергиен източник и на проводник. Така съобщенията можели да стигат за миг до всяка точка на земята, подобно на носени от вятъра листа.
Във връзка с тази идея Стъбълфийлд започнал серия експерименти с енергийния си приемник и телефонна система. Открил, че по този начин може да изпраща гласови сигнали до отдалечен приемник и нарекъл системата си „земен телефон“. Телефонирането през земята станало нещо обичайно за този забележителен изобретател.
Сигналите, изпращани по метода на Стъбълфийлд, се отличавали с „изключителна чистота“. Странното в системата е нейната елегантна простота — тя е дотолкова минималистична, че едва ли не нанася лична обида на някои учени и предизвиква възхищението на други.
Многобройните частни и публични демонстрации на тази първа система били направени между 1886 и 1892 г. в Мъри, където можели да се видят загадъчни „черни кутии“. На няколко крачки от тях имало по два забити в земята метални пръта. Гласът, предаван между два апарата, бил изключително висок и ясен, независимо от разстоянията, вариращи между един и два километра.
Сигналите били предавани през самата земя и за захранване се използвала енергийната клетка на Стъбълфийлд. На няколко фотографии виждаме специалните телефони с дълги (30 см) фунии, играещи ролята на високоговорители. Системата работела непрекъснато. Захранването било постоянно и не намалявало с времето или продължителността на използването и.
Докато Маркони и други изобретатели едва успявали да установят контакт на такива разстояния, Нейтан Стъбълфийлд бил в състояние да осъществява гласова връзка. Чистотата и силата на сигнала са най-характерната черта на системата му. Стъбълфийлд разработил начин да установява връзка на големи разстояния, като за усилването на сигнала използвал автоматични релета.
През 1898 г. той публикувал една необичайна брошура, с цел да привлече инвеститорите, които вече били изразили желание да основат малка корпорация въз основа на изобретенията му. На страниците й Стъбълфийлд спокойно заявява, че енергията за устройствата му не се произвежда в клетката, а че се извлича от самата земя. А на друго място в брошурата заявява, че на базата на земната си батерия е разработил и „електротерапевтични“ устройства. Подобни твърдения са правели и други изследователи, използващи земни батерии (Хикс, Мелън).
Станции
През 1902 г. Стъбълфийлд инсталирал телефон в офиса на втория етаж на един железарски магазин в горната част на главната улица. Оттам до фермата му разстоянието било около 1, 8 км, но това не му попречило да води продължителни разговори с Бърнард. Синът му почукал с молив по устройството, играещо ролята едновременно на приемник и предавател, и не след дълго чул от него да се разнася силен и ясен глас. Приемно предавателното устройство представлявало въглероден микрофон, поставен в тенекиена кутия за енфие, който играел ролята едновременно на микрофон и високоговорител. Захранващите клетки били поставени навън, пред офиса. Те така и не се износили, макар че работели по двадесет и четири часа без прекъсване.