（19 世紀後半～20 世紀中期）
前言
語言的意義，會隨著使用的脈絡而產生變化。
我們在日常生活中隨口使用的「接地（ground）」一詞亦是如此。在有線通訊、無線通訊，以及商用電力與電氣設備的脈絡中，「接地」所指涉的概念其實各不相同。
然而，由於同一個詞彙被反覆使用，這些歷史與技術上的差異往往未被清楚區分，因而容易被混為一談。其結果是，當人們提出「接地究竟是為了什麼？」這個看似簡單的問題時，往往會依情境不同而得到不精確，甚至錯誤的理解。
本文將以19 世紀後半至 20 世紀中期的通訊技術發展歷程為線索，聚焦於以下兩種技術脈絡：
- 單線有線電話中的接地
- 無線通訊設備中的接地
並刻意將其與商用電源系統中的安全接地區分開來，藉此釐清在通訊史中，「接地」究竟是如何被使用，以及它在不同技術體系中所扮演的實際角色。
單線有線電話中的接地角色
在 19 世紀後半，早期的電話線路與電報系統相同，多半採用**單線式（大地回流式）**架構。通訊線路的一端連接至電話線，另一端則直接接至大地，讓電流經由土壤返回，從而形成閉合電路。
由於通話雙方的電話機都連接至同一片大地，乍看之下，這似乎能讓雙方維持在相同的電位（亦即共通的參考電位）。然而在實際運作中，大地本身成為電路的一部分（回流導體），電流確實在其中流動。只要通話雙方的接地電位存在差異，便會在電話線中產生不必要的電流。
即便這些透過大地流動的電流極為微弱，仍然會造成問題，因為電話受話器的靈敏度極高。事實上，電話受話器對於僅有微安培等級的電流便會產生反應。因此，在大地回流電路中，來自外部的漏洩電流與感應電流所造成的雜訊幾乎無可避免，嚴重時甚至會影響正常通話。
大地回流電路的優點與限制
單線大地回流方式的最大優點在於節省成本。由於僅需一條導線即可完成線路建設，鋪設成本得以大幅降低。
然而，其缺點同樣十分明顯。大地回流路徑極易拾取外來雜訊，導致語音品質劣化。來自輸電線、電車軌道等設施的接地電流，往往會直接干擾電話信號。此外，地磁風暴等自然現象亦會對此類電路造成擾動。在土壤乾燥、接地電阻較高的地區，甚至連取得良好的接地條件本身都相當困難，使得通話雜訊問題更加嚴重。
由於這類電氣干擾（感應雜訊與漏洩電流），單線電話線路經常被形容為「雜訊過多而不具實用性」，這一點亦可在當時的技術報告中見到相關記載。
向金屬雙線電路的轉變
基於上述問題，電話技術很快轉向雙線式（金屬電路）。早在 1870～1880 年代，人們便已意識到提升通話品質的必要性。1881 年，美國成功進行了使用兩條導線構成平衡回路的電話實驗。
自 1890 年代至約 1910 年間，單線大地回流式電話線路幾乎全面被雙線金屬回路取代。在雙線系統中，往返電流皆限制於成對導線之中，大幅降低了來自外部的感應干擾。即便在電力網與電車系統日益複雜的都市環境中，仍能提供符合商業通話需求的清晰度。
軍事用途與保密問題
儘管如此，基於物資節省的考量，單線大地回流電話在軍事用途上仍持續使用至第一次世界大戰期間。在壕溝戰中，野戰電話往往僅鋪設一條導線，並以接地釘插入土壤作為回路。
然而，這種方式暴露出致命弱點：經由地中洩漏的信號可能被敵軍攔收。德軍曾使用被稱為「Moritz station」的攔聽裝置，在數百公尺外竊聽英軍的大地回流電話通訊。英軍亦是在戰爭進行中，才意識到通訊內容已遭洩漏。
作為回應，英法聯軍逐步將壕溝通訊改為雙線絞線電路，並引入使用極低直流訊號的 Fullerphone，以降低被攔收的可能性。透過這些措施，接地被徹底移出通訊回路之外，通訊的安全性與可靠性也因此大幅提升。
無線通訊設備中的接地角色
在 19 世紀末至 20 世紀前半的無線通訊設備中，接地扮演的角色則截然不同，其核心功能在於天線系統的一部分。
無線通訊先驅馬可尼（Guglielmo Marconi）在 1909 年的演講中明確指出：「沒有接地，就不可能有實用的無線電報系統。」他的系統將高頻振盪電路的一端接至高架天線，另一端則接至大地，形成天線與地面之間的共振回路。
這種垂直接地天線結構（後來被稱為「馬可尼天線」）與早期將兩極皆懸於空中的小型偶極天線截然不同。透過將地球本身納入電路的一部分，此設計能在較長波長下有效發射電波。
作為天線一部分的大地
此類接地天線使得部分電波以地表波形式沿地面傳播，從而突破視距限制，實現遠距通訊。根據馬可尼的說法，正是將大地納入高頻電路，才得以實現前所未有的通訊距離，儘管當時並未立即獲得所有學者的理解與認同。
從理論上看，大地相當於天線系統的另一極。在四分之一波長的垂直單極天線中，流經天線的高頻電流會以電容耦合方式連結至地面，而大地則作為巨大的對應導體（接地平面），形成電流回路。從發射機角度來看，大地相當於一個虛擬導體平面，天線與地面之間形成的等效電容，使高頻電流得以往返振盪。
接地品質與對地系統（Counterpoise）
因此，天線系統必須具備低阻抗的接地條件。若土壤電阻過高或無法有效接地，能量便會在地中耗散，導致通訊效率下降。
為解決此問題，工程師發展出對地系統（counterpoise），在地表或地表下鋪設放射狀導線網，作為人工接地平面。這類結構在高頻條件下能發揮與天然大地相似的作用，為電流提供回流路徑。
在此脈絡中，接地同時扮演了信號電流回路與天線性能決定因素的雙重角色。
作為電氣基準的接地
此外，在無線設備中，接地亦被用作電氣基準（地電位）。將發射機與接收機的機殼（chassis）與大地連接，可穩定電路電位並降低雜訊。
這在真空管式無線電接收機與長波設備中特別重要，有助於抑制交流嗡聲、靜電放電，並提升操作安全性。雖然理論上平衡式偶極天線在射頻層面並不需要接地，但在實務中，為了降低雜訊與確保穩定運作，接地仍普遍被採用。
至 20 世紀中期，接地已成為無線通訊系統中不可或缺的要素，既是天線結構的一部分，也是電子電路的參考電位。
比較總結
單線有線電話（大地回流電路）
利用大地作為通話電流的回流導體。雖然節省了導線材料，但也帶來嚴重的雜訊與保密風險，最終促使電話系統轉向雙線金屬回路，將大地排除於通訊電路之外。
無線通訊設備
則將接地視為天線系統的一部分與電位基準。垂直天線中，大地作為天線的一側，大幅提升輻射效率與通訊距離，同時也有助於電路穩定與雜訊抑制。
綜合來看，電話中的接地主要是為了閉合電路，而無線通訊中的接地則同時是天線結構與基準電位。儘管使用相同的詞彙，其功能與理論背景卻截然不同，反映了不同技術需求與歷史發展路徑。
參考文獻
（以下保持原文列舉方式，不省略）
- J. R. Carson, Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return, Bell System Technical Journal, 1926
- A. E. Kennelly, Impedance of the Earth as a Conductor, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, 1893
- John J. Fahie, A History of Electric Telegraphy to the Year 1837
- Robert W. Burns, Communications: An International History of the Formative Years
- George W. Pierce, Principles of Wireless Telegraphy
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- British Army, Manual of Military Telegraphy and Telephony
- Ralph H. Langley, The Fullerphone, Journal of the Institution of Electrical Engineers
- B. A. F. Brown, Signals: A History of the Royal Corps of Signals
- Guglielmo Marconi, Nobel Lecture: Wireless Telegraphy (1909)
- Guglielmo Marconi, Syntonic Wireless Telegraphy, Proceedings of the Royal Society
- John Ambrose Fleming, The Principles of Electric Wave Telegraphy and Telephony
- Arnold Sommerfeld, Propagation of Waves in Wireless Telegraphy, Annalen der Physik
- The ARRL, The ARRL Antenna Book
- IEEE, IEEE Std 142 – Recommended Practice for Grounding
■ 附註
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